(57)【要約】      （修正有）【課題】微細な欠陥に対するコントラストを高くしたり、欠陥の種類、材料、形状によらずコントラストを高くするパターン検査装置およびパターン検査方法を提供する。【解決手段】光源２、光源２からの光を第１、第２の光路とに分割するビームスプリッタ３、第１のパターンへの導光、第１のパターンからの第１の反射光を導く第１の光学系１７、第２の光路に設けられ、第２のパターンへの導光、第２のパターンからの第２の反射光を導く第２の光学系１９、第１、第２の光路のいずれかに設けられ、第１、第２の反射光の強度が略同一となるように制御する制御部１２５、第１、第２の光路いずれかに設けられ、第１、第２の反射光の位相が相互に反転するように制御する位相制御部１３７、ビームスプリッタ３において第１の反射光と前記第２の反射光とを重ね合わせることで干渉させた光を検出する検出部６、を備えたパターン検査装置を提供する。【選択図】図１
2011085569.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源から出射された光を第１の光路と第２の光路とに分割するビームスプリッタと、
前記第１の光路に設けられ、第１のパターンへ光を導くとともに前記第１のパターンからの第１の反射光を導く第１の光学系と、
前記第２の光路に設けられ、前記第１のパターンと同じ形状寸法を有する第２のパターンへ光を導くとともに前記第２のパターンからの第２の反射光を導く第２の光学系と、
前記第１の光路および前記第２の光路の少なくともいずれかに設けられ、前記第１の反射光の強度と、前記第２の反射光の強度と、が略同一となるように制御する制御部と、
前記第１の光路および前記第２の光路の少なくともいずれかに設けられ、前記第１の反射光の位相と、前記第２の反射光の位相と、が相互に反転するように制御する位相制御部と、
前記ビームスプリッタにおいて前記第１の反射光と前記第２の反射光とを重ね合わせることで干渉させた光を検出する検出部と、
を備えたことを特徴とするパターン検査装置。
【請求項２】
前記光源と、前記ビームスプリッタと、の間の光路に設けられ、前記光源から出射した光が直線偏光となるように制御する偏光制御部をさらに備えたこと、を特徴とする請求項１記載のパターン検査装置。
【請求項３】
前記第２の光路に設けられた光の照射位置を変化させる第２の照射制御部をさらに備えたこと、を特徴とする請求項１または２に記載のパターン検査装置。
【請求項４】
光源から出射された光を第１の光路と第２の光路とに分割し、
前記第１の光路を介して検査対象である第１のパターンに光を照射することで前記第１のパターンからの第１の反射光を発生させ、
前記第２の光路を介して前記第１のパターンと同じ形状寸法を有する第２のパターンに光を照射することで前記第２のパターンからの第２の反射光を発生させ、
前記第１の反射光と、前記第２の反射光と、の光の強度が略同一で位相が相互に反転するように制御し、
前記制御された前記第１の反射光と前記第２の反射光と、を干渉させ、
干渉光の強度に基づいて欠陥の有無を検査すること、
を特徴とするパターン検査方法。
【請求項５】
前記第２のパターンには、欠陥がないパターンを用いることを特徴とする請求項４記載のパターン検査方法。
【請求項６】
前記第１のパターンは被検査体に形成され、
前記第２のパターンは前記被検査体とは別に設けられた基体に形成されていること、を特徴とする請求項４または５に記載のパターン検査方法。
【請求項７】
光源から出射された光により、検査対象のパターンからの反射光である信号光と、参照光と、を生成し、
前記参照光の偏光角、偏光位相、および位相を制御し、
前記信号光と前記参照光とを干渉させ、
前記干渉させた光の強度に基づいて欠陥の有無を検査することを特徴とするパターン検査方法。
【請求項８】
前記参照光の強度をさらに制御することを特徴とする請求項７記載のパターン検査方法。
【請求項９】
前記欠陥の高さによらず前記欠陥の有無を検査することができるように、前記参照光の偏光角、偏光位相、強度、および位相を制御することを特徴とする請求項８記載のパターン検査方法。
【請求項１０】
前記欠陥の材料によらず前記欠陥の有無を検査することができるように、前記参照光の偏光角、偏光位相、強度、および位相を制御することを特徴とする請求項８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、パターン検査装置およびパターン検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置、フラットパネルディスプレイ、ＭＥＭＳ(Micro Electro Mechanical Systems)などの分野においては、表面に微細なパターンが形成された構造体（以下、微細構造体と称する）がリソグラフィ技術などを用いて製造されている。そして、近年においては、この様な微細構造体の微細化や高集積化が進められており、表面に形成されるパターンもより精緻なものとなってきている。  
この様なパターンを検査する方法としては、例えば、ダイ・ツー・ダイ（Die to Die）法と呼ばれる検査方法がある。この検査方法では、被検査体の異なる位置に配置された同じパターンを検出部で検出し、得られた検出データ同士を比較することにより、欠陥や異物（以下、単に欠陥と称する）の検査を行うようにしている。この検査方法によれば、ダイ・ツー・データべース（ｄｉｅ−ｔｏ−ｄａｔａｂａｓｅ）法のようにパターンに応じて設計データ（ＣＡＤデータ）から参照データを作成する必要がないため、パターン検査装置やパターン検査方法の簡素化を図ることができる。
【０００３】
ここで、近年におけるパターンの精緻化にともない製造工程中で生じる欠陥も微細なものとなってきている。この場合、照明光の波長に対する欠陥の大きさが小さくなると欠陥からの光の散乱量が低下するので、欠陥の有無による反射率の差が小さくなりコントラストが低下してしまうことになる。  
そのため、得られた光学像をその像面内において相対的に横ずれした２つの光学像に分割する視野分割手段と、２つの光学像を相対的に横ずらしして重ね合わせるシフト調整手段と、２つの光学像を重ね合わせることでパターンの無欠陥部分を光学的に消去し欠陥部分を検出する欠陥強調手段と、を備えたパターン検査装置が提案されている（特許文献１を参照）。  
特許文献１に開示された技術によれば、反射光同士を干渉させることにより欠陥がない部分の光学像を消去することができる。一方、いずれかのパターンに欠陥がある場合には、欠陥がある部分の光学像が消去されないので欠陥の検査を行うことができる。
【０００４】
しかしながら、特許文献１の図２などに開示がされているように、異なるパターンからの反射光を略同軸で入射させ、これを分割した後、相対的に横ずらしして重ね合わせるようにすると、略同軸で入射した異なるパターンからの反射光の分割精度によっては微細な欠陥に対するコントラストを高くすることができないおそれがある。  
また、特許文献１の図１１に開示がされているように、欠陥を検出することはできるが欠陥部分の光の強度を高くすることはできない。すなわち、微細な欠陥に対するコントラストを高くすることができないおそれがある。
【０００５】
また、微細構造体内に生ずる欠陥には、パターンの短絡、導通、空乏、異物残存などの種類の違いや、酸化物、窒化物、金属、半導体などの材料の違いや、欠陥自身の横方向、縦方向の大きさなどの形状の違いがある。これにより、最適なコントラストを得るための照明光の波長や偏光は異なるという問題がある。また、微細構造体に生ずる欠陥には、前述したような種類や、材料や、形状などの違いがあるため、欠陥がない場所よりも反射光量が低下して負のコントラストで検出される欠陥と、欠陥がない場所よりも反射光量が増加して正のコントラストで検出される欠陥と、がある。さらに、微細構造体に生ずる欠陥には、前述したような種類や、材料や、形状などの違いがあるため、光の干渉条件による打ち消し合いが生じるおそれがあり、コントラストが低下するという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−３２７５５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、微細な欠陥に対するコントラストを高くすることができる、あるいは欠陥の種類、材料、形状によらずコントラストを高くすることができるパターン検査装置およびパターン検査方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様によれば、光源と、前記光源から出射された光を第１の光路と第２の光路とに分割するビームスプリッタと、前記第１の光路に設けられ、第１のパターンへ光を導くとともに前記第１のパターンからの第１の反射光を導く第１の光学系と、前記第２の光路に設けられ、前記第１のパターンと同じ形状寸法を有する第２のパターンへ光を導くとともに前記第２のパターンからの第２の反射光を導く第２の光学系と、前記第１の光路および前記第２の光路の少なくともいずれかに設けられ、前記第１の反射光の強度と、前記第２の反射光の強度と、が略同一となるように制御する制御部と、前記第１の光路および前記第２の光路の少なくともいずれかに設けられ、前記第１の反射光の位相と、前記第２の反射光の位相と、が相互に反転するように制御する位相制御部と、前記ビームスプリッタにおいて前記第１の反射光と前記第２の反射光とを重ね合わせることで干渉させた光を検出する検出部と、を備えたことを特徴とするパターン検査装置が提供される。
【０００９】
また、本発明の他の一態様によれば、光源から出射された光を第１の光路と第２の光路とに分割し、前記第１の光路を介して検査対象である第１のパターンに光を照射することで前記第１のパターンからの第１の反射光を発生させ、前記第２の光路を介して前記第１のパターンと同じ形状寸法を有する第２のパターンに光を照射することで前記第２のパターンからの第２の反射光を発生させ、前記第１の反射光と、前記第２の反射光と、の光の強度が略同一で位相が相互に反転するように制御し、前記制御された前記第１の反射光と前記第２の反射光と、を干渉させ、干渉光の強度に基づいて欠陥の有無を検査すること、を特徴とするパターン検査方法が提供される。
【００１０】
また、本発明の他の一態様によれば、光源から出射された光により、検査対象のパターンからの反射光である信号光と、参照光と、を生成し、前記参照光の偏光角、偏光位相、および位相を制御し、前記信号光と前記参照光とを干渉させ、前記干渉させた光の強度に基づいて欠陥の有無を検査することを特徴とするパターン検査方法が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、微細な欠陥に対するコントラストを高くすることができる、あるいは欠陥の種類、材料、形状によらずコントラストを高くすることができるパターン検査装置およびパターン検査方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るパターン検査装置を例示するための模式図である。
【図２】第１の比較例に係るパターン検査装置を例示するための模式図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係るパターン検査装置を例示するための模式図である。
【図４】コントラストの違いを例示するための模式グラフ図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係るパターン検査装置を例示するための模式図である。
【図６】本発明の第４の実施形態に係るパターン検査装置を例示するための模式図である。
【図７】本実施の形態に係るパターン検査方法について例示をするためのフローチャートである。
【図８】本発明の第２の実施形態に係るパターン検査装置の具体例を例示するための模式図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係るパターン検査装置の他の具体例を例示するための模式図である。
【図１０】微細構造体内に導通欠陥が生じた場合における欠陥のコントラストを数値計算した結果の一例を例示する模式グラフ図である。
【図１１】微細構造体内に導通欠陥と短絡欠陥とが混在する場合におけるコントラストを数値計算した結果の一例を例示する模式グラフ図である。
【図１２】導通欠陥の高さが異なる場合におけるコントラストを数値計算した結果の一例を例示する模式グラフ図である。
【図１３】本実施の形態に係る他のパターン検査方法について例示をするためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。  
図１は、本発明の第１の実施形態に係るパターン検査装置を例示するための模式図である。  
図２は、第１の比較例に係るパターン検査装置を例示するための模式図である。  
図３は、本発明の第２の実施形態に係るパターン検査装置を例示するための模式図である。  
まず、本発明者が発明をするに至った過程で検討を加えた比較例について例示をする。  図２に示すように第１の比較例に係るパターン検査装置１００には、光源１０２、ビームスプリッタ１０３、載置部１０５、検出部１０６が設けられている。また、光路上には、対物レンズ１０４、対物レンズ１０７、偏光制御部１０８が設けられている。
【００１４】
光源１０２は、コヒーレント光を出射するものとすることができる。また、ビームスプリッタ１０３は、光源１０２から出射された光Ｌ１を反射させて被検査体Ｗ上の検査対象となるパターンに導くとともに、パターンからの反射光Ｌ２を透過させて検出部１０６に導く。載置部１０５は、被検査体Ｗを載置、保持するとともに、保持した被検査体Ｗの位置を変化させる。載置部１０５は、例えば、図示しない静電チャックを備えたＸＹテーブルとすることができる。検出部１０６は、受光面に結像された像の光を光電変換する。
【００１５】
対物レンズ１０４は、ビームスプリッタ１０３により反射された光Ｌ１を被検査体Ｗ上の検査対象となるパターンに集光させる。対物レンズ１０７は、ビームスプリッタ１０３を透過した反射光Ｌ２を検出部１０６の受光面に集光させる。すなわち、対物レンズ１０７は、検査対象の光学像を検出部１０６の受光面に結像させる。偏光制御部１０８は、透過する光の偏光制御を行い直線偏光となるように制御する。
【００１６】
次に、パターン検査装置１００の作用について例示をする。    
まず、図示しない搬送装置や作業者などにより被検査体Ｗを載置部１０５に載置、保持させる。次に、光源１０２から光Ｌ１を出射させる。光源１０２から出射された光Ｌ１は、ビームスプリッタ１０３により反射され被検査体Ｗ上の検査対象となるパターンに導かれる。この際、光Ｌ１は、対物レンズ１０４により集光され、検査対象となるパターンが照射される。そして、パターンからの反射光Ｌ２は、ビームスプリッタ１０３を透過し、偏光制御部１０８により偏光制御が行われる。偏光制御部１０８により偏光制御が行われた反射光Ｌ２は、対物レンズ１０７により検出部１０６の受光面に集光される。すなわち、検査対象の光学像を検出部１０６の受光面に結像させる。検出部１０６の受光面に結像された光学像の光が光電変換されることで、検査データが得られる。次に、載置部１０５に載置された被検査体Ｗの検査が行われる位置を変化させ、前述のようにしてその位置における検査データが取得される。そして、この様にして得られた検査データに基づいて欠陥の有無が検査される。例えば、得られた検査データ同士の光のコントラストの違いを比較するなどして欠陥の有無が検査される。
【００１７】
この様なパターン検査装置１００によれば、欠陥の有無に起因する反射率の違いにより欠陥を検査することができる。しかしながら、近年においてはパターンの精緻化にともない照明光の波長に対する欠陥の大きさが小さくなってきている。そのため、欠陥からの光の散乱量が低下し、欠陥の有無に起因する反射率の差が小さくなってきている。その結果、コントラストが低下し、パターン検査装置１００では微細な欠陥の検査が困難となるおそれがある。
【００１８】
次に、図３を参照しつつ、本実施の形態に係るパターン検査装置１１０について例示をする。  
図３に示すように第２の実施形態に係るパターン検査装置１１０には、光源１０２、ビームスプリッタ１１１、載置部１０５、検出部１０６、可動ミラー（位相制御部）１１２が設けられている。また、光路上には、対物レンズ１０４、対物レンズ１０７、偏光制御部１０８が設けられている。
【００１９】
ビームスプリッタ１１１は、光源１０２から出射された光Ｌ１を２つの光路に分割する。ビームスプリッタ１１１により反射された光Ｌ１１は被検査体Ｗ上の検査対象となるパターンへと導かれ、ビームスプリッタ１１１を透過した光Ｌ１２は可動ミラー１１２へ導かれる。また、パターンからの反射光Ｌ２１と、可動ミラー１１２からの反射光Ｌ２２とを重ね合わせることで干渉させることができるようになっている。
【００２０】
可動ミラー１１２は、図示しない駆動部により平面ミラーの位置を光軸と平行な方向に移動させることができるようになっている。すなわち、平面ミラーの位置を移動させることで光路長を変化させ、反射光Ｌ２２の位相を制御できるようになっている。
【００２１】
次に、パターン検査装置１１０の作用について例示をする。    
まず、図示しない搬送装置や作業者などにより被検査体Ｗを載置部１０５に載置、保持させる。次に、光源１０２から光Ｌ１を出射させる。光源１０２から出射された光Ｌ１は、ビームスプリッタ１１１により分割され、ビームスプリッタ１１１により反射された光Ｌ１１は被検査体Ｗ上の検査対象となるパターンへと導かれ、ビームスプリッタ１１１を透過した光Ｌ１２は可動ミラー１１２へ導かれる。この際、光Ｌ１１は対物レンズ１０４により集光され、光Ｌ１２は偏光制御部１０８により偏光制御が行われる。そして、パターンからの反射光Ｌ２１と、可動ミラー１１２からの反射光Ｌ２２とがビームスプリッタ１１１において重ね合わされる。この際、可動ミラー１１２における平面ミラーの位置を制御し光路長を変化させることで反射光Ｌ２２の位相を制御して、反射光Ｌ２１と反射光Ｌ２２とを干渉させるようにする。光Ｌ２０（干渉光）は、対物レンズ１０７により検出部１０６の受光面に集光される。すなわち、干渉させることでコントラストを高めた検査対象の光学像を検出部１０６の受光面に結像させる。検出部１０６の受光面に結像された光学像の光が光電変換されることで、検査データが得られる。次に、載置部１０５に載置された被検査体Ｗの検査が行われる位置を変化させ、前述のようにしてその位置における検査データが取得される。そして、この様にして得られた検査データに基づいて欠陥の有無が検査される。例えば、得られた検査データ同士の光のコントラストの違いを比較するなどして欠陥の有無が検査される。
【００２２】
この様なパターン検査装置１１０によれば、反射光Ｌ２１と反射光Ｌ２２とを干渉させることができるのでコントラストを高めることができる。そのため、微細な欠陥の検査が行えるようになる。この第２の実施形態に係るパターン検査装置１１０の具体例については、後に詳述する。  
次に、図１に戻って本実施の形態に係るパターン検査装置１について例示をする。  
図１に示すようにパターン検査装置１には、光源２、ビームスプリッタ３、載置部５、検出部６が設けられている。また、光路上には、対物レンズ４、対物レンズ７、偏光制御部８、ミラー９、偏光制御部１０、位相制御部１１、照射制御部１２、照射制御部１３、対物レンズ１４が設けられている。
【００２３】
光源２は、コヒーレント光を出射するものとすることができる。この場合、微細なパターンの検査を行うためには、波長の短い光を出射可能なものとすることが好ましい。そのようなものとしては、例えば、波長が２６６ｎｍの光を出射するＹＡＧレーザ光源などを例示することができる。ただし、レーザ光源に限定されるわけではなく、パターンの大きさなどに応じて適宜変更することができる。
【００２４】
ビームスプリッタ３は、光源２から出射された光Ｌ１を第１の光路１５と第２の光路１６とに分割する。この場合、分割強度比を１：１とすれば、２つの光路に同じ光の強度を有する光を出射することができる。ビームスプリッタ３により反射された光Ｌ１１は被検査体Ｗ上の第１のパターンＰ１へと導かれ、ビームスプリッタ３を透過した光Ｌ１２はミラー９を介して被検査体Ｗ上の第２のパターンＰ２へと導かれる。また、被検査体Ｗ上の第１のパターンＰ１からの反射光Ｌ２１（信号光）と、被検査体Ｗ上の第２のパターンＰ２からの反射光Ｌ２２（参照光）とを重ね合わせることで干渉させることができるようになっている。ビームスプリッタ３は、例えば、ハーフミラーとすることができる。
【００２５】
載置部５は、被検査体Ｗを載置、保持する。また、載置部５には図示しない移動手段が設けられ、載置部５に載置された被検査体Ｗの位置を変化させて検査が行われる領域を移動させることができるようになっている。載置部５は、例えば、図示しない静電チャックを備えたＸＹテーブルとすることができる。なお、必ずしも図示しない移動手段を載置部５に設ける必要はなく、検査が行われる領域が相対的に変化するようになっていればよい。
【００２６】
検出部６は、受光面に結像された像の光を光電変換する。すなわち、検出部６は、ビームスプリッタ３において反射光Ｌ２１（信号光）と反射光Ｌ２２（参照光）とを重ね合わせることで干渉させた光Ｌ２０を検出する。また、検出部６は、検出部６の受光面と第１のパターンＰ１、第２のパターンＰ２が形成された面とが光学的に共役な位置関係となるように配設されている。検出部６としては、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサなどを例示することができる。ただし、これに限定されるわけではなく、結像された像の光を光電変換できるものを適宜選択することができる。  
対物レンズ４は、ビームスプリッタ３により反射された光Ｌ１１を被検査体Ｗ上の第１のパターンＰ１に集光させる。対物レンズ１４は、ビームスプリッタ３を透過した光Ｌ１２を被検査体Ｗ上の第２のパターンＰ２に集光させる。対物レンズ７は、ビームスプリッタ３からの光Ｌ２０を検出部６の受光面に集光させる。すなわち、対物レンズ７は、干渉させることでコントラストを高めた検査対象の光学像を検出部６の受光面に結像させる。
【００２７】
偏光制御部８は、光源２から出射された光Ｌ１の偏光制御（偏光角、偏光位相の制御）を行い直線偏光となるように制御する。すなわち、偏光制御部８は、光源２とビームスプリッタ３との間の光路に設けられ、光源３から出射した光Ｌ１が直線偏光となるように制御する。偏光制御部８は、例えば、波長板などとすることができる。  
偏光制御部１０は、透過する光の偏光制御（偏光角、偏光位相の制御）を行う。  
位相制御部１１は、透過する光の位相制御を行う。位相制御部１１は、例えば、光遅延器などとすることができる。  
この場合、偏光制御部１０は、反射光Ｌ２１（信号光）の強度と、反射光Ｌ２２（参照光）の強度と、が略同一となるように制御する。また、位相制御部１１は、反射光Ｌ２１（信号光）の位相と、反射光Ｌ２２（参照光）の位相と、が相互に反転するように制御する。ここで、反射光Ｌ２１（信号光）の強度と、反射光Ｌ２２（参照光）の強度とが、±５％の違いであれば微細な欠陥の検査を行うことができるようになる。  
なお、図１においては、偏光制御部１０と位相制御部１１とを第２の光路１６に設けたが、第１の光路１５および第２の光路１６の少なくともいずれかに設けられるようにすることができる。
【００２８】
ミラー９は、ビームスプリッタ３を透過した光Ｌ１２の進行方向を変えることで、被検査体Ｗ上の第２のパターンＰ２へ光Ｌ１２を導く。  
第１の光路１５に設けられた照射制御部１２は、被検査体Ｗ上の第１のパターンＰ１を照射できるように光Ｌ１１の照射位置を変化させる。また、第２の光路１６に設けられた照射制御部１３は、被検査体Ｗ上の第２のパターンＰ２を照射できるように光Ｌ１２の照射位置を変化させる。この際、第１のパターンＰ１と同じ形状寸法を有する第２のパターンＰ２が照射されるように照射位置を変化させる。なお、第１のパターンＰ１と第２のパターンＰ２とは同一製品内にあってもよいし、別個の製品内にあってもよい。例えば、半導体装置の場合には、同一のセルやチップ（ダイ）内にあってもよいし、隣接あるいは所定の寸法だけ離隔したセルやチップ（ダイ）内にあってもよい。照射制御部１２、照射制御部１３は、例えば、ＡＯＭ(Acoust Optic Modulator）光変調素子、ガルバノミラー（galvanometer mirror）、ポリゴンミラー（polygon mirror）などとすることができる。ただし、これらに限定されるわけではなく、光の照射位置を変化させることができるものを適宜選択することができる。  
なお、本実施の形態においては、対物レンズ４が第１の光路１５に設けられ、第１のパターンＰ１へ光Ｌ１１を導くとともに第１のパターンＰ１からの反射光Ｌ２１を導く第１の光学系１７となる。また、ミラー９、対物レンズ１４が第２の光路１６に設けられ、第１のパターンＰ１と同じ形状寸法を有する第２のパターンＰ２へ光Ｌ１２を導くとともに第２のパターンＰ２からの反射光Ｌ２２を導く第２の光学系１８となる。
【００２９】
次に、パターン検査装置１の作用について例示をする。  
まず、図示しない搬送装置や作業者などにより被検査体Ｗを載置部５に載置、保持させる。次に、光源２から光Ｌ１を出射させる。光源２から出射された光Ｌ１は、偏光制御部８により直線偏光となるように制御される。直線偏光となるように制御された光Ｌ１は、ビームスプリッタ３により例えば強度比が１：１となるように光Ｌ１１と光Ｌ１２とに分割される。ビームスプリッタ３により反射された光Ｌ１１は被検査体Ｗ上の第１のパターンＰ１へ導かれる。この際、検査対象となるパターンが照射されるように照射制御部１２により照射位置が制御されるとともに、対物レンズ４により光Ｌ１１が集光される。
【００３０】
一方、ビームスプリッタ３を透過した光Ｌ１２は、ミラー９により進行方向が変えられ被検査体Ｗ上の第２のパターンＰ２へ導かれる。この際、第１のパターンＰ１と同じ形状寸法を有する第２のパターンＰ２が照射されるように照射制御部１３により照射位置が制御される。また、対物レンズ１４により光Ｌ１２が集光される。
【００３１】
また、偏光制御部１０により偏光制御（偏光角、偏光位相の制御）が行われる。また、位相制御部１１により位相制御が行われる。この際、反射光Ｌ２１（信号光）と反射光Ｌ２２（参照光）との光の強度が略同一で位相が相互に反転するように制御される。なお、反射光Ｌ２１（信号光）の強度と、反射光Ｌ２２（参照光）の強度とが、±５％の違いであれば微細な欠陥の検査を行うことができる。
【００３２】
そして、第１のパターンＰ１からの反射光Ｌ２１（信号光）と、第２のパターンＰ２からの反射光Ｌ２２（参照光）とが、ビームスプリッタ３において重ね合わされる。この際、前述した偏光制御部１０、位相制御部１１による制御で反射光Ｌ２１（信号光）と反射光Ｌ２２（参照光）とが干渉する。
【００３３】
この場合、反射光Ｌ２１（信号光）と反射光Ｌ２２（参照光）との位相が相互に反転しているので、第１のパターンＰ１と第２のパターンＰ２とが同一の場合、すなわち欠陥がない場合は重ね合わされた光Ｌ２０の強度が著しく低くなる。一方、第１のパターンＰ１と第２のパターンＰ２とに異なる部分がある場合、すなわち欠陥がある場合は欠陥部分において光の強度や位相が変わるので重ね合わされた光Ｌ２０の強度が高くなる。
【００３４】
重ね合わされた光Ｌ２０（干渉光）は、対物レンズ７により検出部６の受光面に集光される。すなわち、検査対象の光学像を検出部６の受光面に結像させる。検出部６の受光面に結像された光学像の光が光電変換されることで、検査データが得られる。
【００３５】
次に検査を行う位置が、照射制御部１２、照射制御部１３により照射を行うことができる範囲外となった場合には、載置部５により被検査体Ｗの位置を変化させ、前述のようにしてその検査位置における検査データが取得される。なお、次に検査を行う位置が、照射制御部１２、照射制御部１３により照射を行うことができる範囲内にある場合には、照射制御部１２、照射制御部１３により照射位置が変更され、前述のようにしてその検査位置における検査データが取得される。
【００３６】
次に、この様にして得られた検査データに基づいて欠陥の有無が検査される。例えば、得られた検査データ同士の光のコントラストの違いを比較するなどして欠陥の有無が検査される。
【００３７】
本実施の形態によれば、反射光Ｌ２１（信号光）と反射光Ｌ２２（参照光）とを干渉させることができるのでコントラストを高めることができる。この場合、反射光Ｌ２２（参照光）は、検査対象である第１のパターンＰ１と同じ形状寸法を有する第２のパターンＰ２からのものとなるので、干渉をさせるための制御が容易となる。すなわち、同じ性状を有する反射面からの反射光同士を干渉させることになるため位相と振幅（光の強度）との制御が容易となる。そのため、コントラストをさらに高めることができるので、より微細な欠陥の検査が行えるようになる。
【００３８】
図４は、コントラストの違いを例示するための模式グラフ図である。    
なお、図中の「Ａ」は図２において例示をしたパターン検査装置１００による場合、「Ｂ」は本実施の形態にかかるパターン検査装置１１０による場合、「Ｃ」は本実施の形態に係るパターン検査装置１による場合である。    
図中の「Ａ」に示すように、検査対象であるパターンからの反射光を単に検出するだけでは、コントラストを高めることができない。
【００３９】
一方、本実施の形態に係るパターン検査装置１およびパターン検査装置１１０によれば、図中の「Ｃ」および「Ｂ」にそれぞれ表したように、より高いコントラストを得ることができることが分かる。そのため、より微細な欠陥の検査が行えるようになる。
【００４０】
図５は、本発明の第３の実施形態に係るパターン検査装置を例示するための模式図である。  
図５に示すようにパターン検査装置２０には、光源２、ビームスプリッタ３、載置部５、検出部６、光源２２、ビームスプリッタ２３が設けられている。また、光路上には、対物レンズ４、対物レンズ７、偏光制御部８、照射制御部１２、照射制御部１３、対物レンズ１４、偏光制御部２４、位相制御部２５が設けられている。
【００４１】
光源２２は、光源２と同様にコヒーレント光を出射するものとすることができる。この場合、微細なパターンの検査を行うためには、波長の短い光を出射可能なものとすることが好ましい。そのようなものとしては、例えば、波長が２６６ｎｍの光を出射するＹＡＧレーザ光源などを例示することができる。ただし、レーザ光源に限定されるわけではなく、パターンの大きさなどに応じて適宜変更することができる。また、後述するように光源２から出射された光Ｌ１と光源２２から出射された光Ｌ３とによる照射が行われるため、光源２と光源２２とは同じ周波数の光を出射するものとされる。
【００４２】
ビームスプリッタ２３は、光源２２から出射された光Ｌ３を透過させて被検査体Ｗ上の第２のパターンＰ２へ導く。また、光源２から出射しビームスプリッタ３により分割された光Ｌ１２を反射して被検査体Ｗ上の第２のパターンＰ２へ導く。すなわち、光源２から出射された光Ｌ１２と光源２２から出射された光Ｌ３とによる照射が行われることになる。
【００４３】
偏光制御部２４は、光源２２から出射された光Ｌ３の偏光制御（偏光角、偏光位相の制御）を行う。    
位相制御部２５は、光源２２から出射された光Ｌ３の位相制御を行う。位相制御部２５は、例えば、光遅延器などとすることができる。  
この場合、偏光制御部２４は、反射光Ｌ２１（信号光）の強度と、反射光Ｌ３２（参照光）の強度と、が略同一となるように制御する。また、位相制御部２５は、反射光Ｌ２１（信号光）の位相と、反射光Ｌ３２（参照光）の位相と、が相互に反転するように制御する。ここで、反射光Ｌ２１（信号光）の強度と、反射光Ｌ３２（参照光）の強度とが、±５％の違いであれば微細な欠陥の検査を行うことができるようになる。  
なお、図５においては、偏光制御部２４と位相制御部２５とを光源２２とビームスプリッタ２３との間の光路に設けたが、第１の光路１５および第２の光路１６の少なくともいずれかに設けられるようにすることもできる。
【００４４】
なお、本実施の形態においては、対物レンズ４が第１の光路１５に設けられ、第１のパターンＰ１へ光Ｌ１１を導くとともに第１のパターンＰ１からの反射光Ｌ２１を導く第１の光学系１７となる。また、ビームスプリッタ２３、対物レンズ１４が第２の光路１６に設けられ、第１のパターンＰ１と同じ形状寸法を有する第２のパターンＰ２へ光Ｌ１２を導くとともに第２のパターンＰ２からの反射光Ｌ３２を導く第２の光学系１９となる。
【００４５】
次に、パターン検査装置２０の作用について例示をする。  
まず、図示しない搬送装置や作業者などにより被検査体Ｗを載置部５に載置、保持させる。次に、光源２から光Ｌ１を、光源２２から光Ｌ３を出射させる。  
光源２から出射された光Ｌ１は、偏光制御部８により直線偏光となるように制御される。直線偏光となるように制御された光Ｌ１は、ビームスプリッタ３により例えば強度比が１：１となるように光Ｌ１１と光Ｌ１２とに分割される。ビームスプリッタ３により反射された光Ｌ１１は被検査体Ｗ上の第１のパターンＰ１へ導かれる。この際、検査対象となるパターンが照射されるように照射制御部１２により照射位置が制御されるとともに、対物レンズ４により光Ｌ１１が集光される。
【００４６】
一方、ビームスプリッタ３を透過した光Ｌ１２は、ビームスプリッタ２３により反射されて被検査体Ｗ上の第２のパターンＰ２へ導かれる。  
光源２２から出射された光Ｌ３は、ビームスプリッタ２３を透過して被検査体Ｗ上の第２のパターンＰ２へ導かれる。そのため、被検査体Ｗ上の第２のパターンＰ２への照射は光Ｌ１２と光Ｌ３とが合わさった光Ｌ３１により行われる。
【００４７】
光Ｌ３１は、対物レンズ１４により集光され被検査体Ｗ上の第２のパターンＰ２に照射される。この際、第１のパターンＰ１と同じ形状寸法を有する特定の第２のパターンＰ２に照射される。すなわち、本実施の形態においては、特定の第２のパターンＰ２が固定的に照射される。例えば、半導体記憶装置のように同じ形状寸法のパターンが繰り返し形成されている場合がある。この様な場合には、特定の第２のパターンＰ２を適宜選択し、選択されたパターンが固定的に照射されるようにすることができる。この様にすれば、第２のパターンＰ２が変更されることに伴う調整や制御などにかかる手間を省くことができる。
【００４８】
この場合、欠陥がないことが確認されている特定の第２のパターンＰ２が固定的に照射されるようにすることもできる。この様にすれば、後述する検査において欠陥があるとされた場合には、第１のパターンＰ１に欠陥があることが分かる。  
なお、図１において例示をした照射制御部１３を設け、照射制御部１３を制御することで特定の第２のパターンＰ２を選定し、選定されたパターンが固定的に照射されるようにすることもできる。
【００４９】
また、偏光制御部２４により光源２２から出射された光Ｌ３の偏光制御（偏光角、偏光位相の制御）が行われる。また、位相制御部２５により位相制御が行われる。この際、反射光Ｌ２１（信号光）と反射光Ｌ３２（参照光）との光の強度が略同一で位相が相互に反転するように制御される。なお、反射光Ｌ２１（信号光）の強度と、反射光Ｌ３２（参照光）の強度とが、±５％の違いであれば微細な欠陥の検査を行うことができる。
【００５０】
第２のパターンＰ２からの反射光Ｌ３２（参照光）は、ビームスプリッタ２３により反射されてビームスプリッタ３に導かれる。そして、第１のパターンＰ１からの反射光Ｌ２１（信号光）と、第２のパターンＰ２からの反射光Ｌ３２（参照光）とが、ビームスプリッタ３において重ね合わされる。この際、前述した偏光制御部２４、位相制御部２５による制御で反射光Ｌ２１（信号光）と反射光Ｌ３２（参照光）とが干渉する。
【００５１】
この場合、反射光Ｌ２１（信号光）と反射光Ｌ３２（参照光）との位相が反転しているので、第１のパターンＰ１と第２のパターンＰ２とが同一の場合、すなわち欠陥がない場合は重ね合わされた光Ｌ４０の強度が著しく低くなる。一方、第１のパターンＰ１と第２のパターンＰ２とに異なる部分がある場合、すなわち欠陥がある場合は欠陥部分において光の強度や位相が変わるので重ね合わされた光Ｌ４０の強度が高くなる。
【００５２】
重ね合わされた光Ｌ４０（干渉光）は、対物レンズ７により検出部６の受光面に集光される。すなわち、検査対象の光学像を検出部６の受光面に結像させる。検出部６の受光面に結像された光学像の光が光電変換されることで、検査データが得られる。
【００５３】
次に検査を行う位置が、照射制御部１２により照射を行うことができる範囲外となった場合には、載置部５により被検査体Ｗの位置を変化させ、前述のようにしてその検査位置における検査データが取得される。なお、次に検査を行う位置が、照射制御部１２により照射を行うことができる範囲内にある場合には、照射制御部１２により照射位置が変更され、前述のようにしてその検査位置における検査データが取得される。
【００５４】
次に、この様にして得られた検査データに基づいて欠陥の有無が検査される。例えば、得られた検査データ同士の光のコントラストの違いを比較するなどして欠陥の有無が検査される。なお、欠陥がないことが確認されている第２のパターンＰ２が照射されるようにした場合であって、欠陥があると判定された場合には、第１のパターンＰ１に欠陥があることが分かる。
【００５５】
本実施の形態によれば、反射光Ｌ２１（信号光）と反射光Ｌ３２（参照光）とを干渉させることができるのでコントラストを高めることができる。この場合、反射光Ｌ３２（参照光）は、検査対象である第１のパターンＰ１と同じ形状寸法を有する第２のパターンＰ２からのものとなるので、干渉をさせるための制御が容易となる。すなわち、同じ性状を有する反射面からの反射光同士を干渉させることになるため位相と振幅（光の強度）との制御が容易となる。  
また、光源２から出射された光Ｌ１と光源２２から出射された光Ｌ３とによる照射が行われるため、検査に用いる光の強度を高めることができる。  
そのため、コントラストをさらに高めることができるので、より微細な欠陥の検査が行えるようになる。  
また、欠陥がないことが確認されている第２のパターンＰ２が照射されるようにした場合であって、欠陥があると判定された場合には、第１のパターンＰ１に欠陥があることが容易に分かる。
【００５６】
図６は、本発明の第４の実施形態に係るパターン検査装置を例示するための模式図である。  
図６に示すようにパターン検査装置３０には、光源２、ビームスプリッタ３、載置部５、検出部６、光源２２、ビームスプリッタ２３、保持部３５が設けられている。また、光路上には、対物レンズ４、対物レンズ７、偏光制御部８、照射制御部１２、照射制御部１３、対物レンズ１４、偏光制御部２４、位相制御部２５が設けられている。
【００５７】
保持部３５は、第２のパターンＰ２が形成された基体Ｗ１を保持する。この場合、第２のパターンＰ２は、検査対象となる第１のパターンＰ１と同じ形状寸法を有し、かつ欠陥がないものとすることができる。また、形状寸法が相互に異なり、かつ欠陥がないパターンを基体Ｗ１上に複数種類形成することもできる。  
保持部３５としては、例えば、図示しない静電チャックなどを内蔵した載置台、保持枠を備えた枠状の部材などとすることができる。ただし、これらに限定されるわけではなく、基体Ｗ１を保持することができ、基体Ｗ１に形成された第２のパターンＰ２に光が照射できるような構成を有するものとすることができる。
【００５８】
次に、パターン検査装置３０の作用について例示をする。  
なお、図５において例示をしたパターン検査装置２０の作用と同様の事項に関しては適宜省略することにする。  
まず、図示しない搬送装置や作業者などにより被検査体Ｗを載置部５に載置、保持させるとともに、第２のパターンＰ２が形成された基体Ｗ１を保持部３５に保持させる。
【００５９】
次に、光源２から光Ｌ１を、光源２２から光Ｌ３を出射させる。  
光源２から出射されビームスプリッタ３により分割された光Ｌ１２は、ビームスプリッタ２３により反射されて保持部３５に保持された基体Ｗ１上の第２のパターンＰ２へ導かれる。光源２２から出射された光Ｌ３は、ビームスプリッタ２３を透過して基体Ｗ１上の第２のパターンＰ２へ導かれる。そのため、基体Ｗ１上の第２のパターンＰ２への照射は光Ｌ１２と光Ｌ３とが合わさった光Ｌ３１により行われる。
【００６０】
光Ｌ３１は、対物レンズ１４により集光され基体Ｗ１上の第２のパターンＰ２に固定的に照射される。  
例えば、半導体記憶装置のように同じ形状寸法のパターンが繰り返し形成されている場合がある。この様な場合には、欠陥がないことが確認されている第２のパターンＰ２が形成された基体Ｗ１を保持部３５に保持させ、第２のパターンＰ２に固定的に照射を行うようにすることができる。この様にすれば、後述する検査において欠陥があるとされた場合には、第１のパターンＰ１に欠陥があることが分かる。
【００６１】
なお、図１において例示をした照射制御部１３を設け、照射制御部１３を制御することで基体Ｗ１上の第２のパターンＰ２が固定的に照射されるようにすることもできる。また、基体Ｗ１上に複数種類のパターンが形成されている場合には、検査対象である第１のパターンＰ１と同じ形状寸法を有するパターンを選択するようにすることもできる。
【００６２】
第２のパターンＰ２からの反射光Ｌ３２（参照光）は、ビームスプリッタ２３により反射されてビームスプリッタ３に導かれる。そして、第１のパターンＰ１からの反射光Ｌ２１（信号光）と、第２のパターンＰ２からの反射光Ｌ３２（参照光）とが、ビームスプリッタ３において重ね合わされる。この際、前述した偏光制御部２４、位相制御部２５による制御で反射光Ｌ２１（信号光）と反射光Ｌ３２（参照光）とが干渉する。
【００６３】
この場合、反射光Ｌ２１（信号光）と反射光Ｌ３２（参照光）との位相が反転しているので、第１のパターンＰ１と第２のパターンＰ２とが同一の場合、すなわち欠陥がない場合は重ね合わされた光Ｌ４０の強度が著しく低くなる。一方、第１のパターンＰ１と第２のパターンＰ２とに異なる部分がある場合、すなわち欠陥がある場合は欠陥部分において光の強度や位相が変わるので重ね合わされた光Ｌ４０の強度が高くなる。
【００６４】
重ね合わされた光Ｌ４０（干渉光）は、対物レンズ７により検出部６の受光面に集光される。すなわち、検査対象の光学像を検出部６の受光面に結像させる。検出部６の受光面に結像された光学像の光が光電変換されることで、検査データが得られる。    
この様にして得られた検査データに基づいて欠陥の有無が検査される。例えば、得られた検査データ同士の光のコントラストの違いを比較するなどして欠陥の有無が検査される。この場合、欠陥がないことが確認されている基体Ｗ１上の第２のパターンＰ２が固定的に照射されるようにしているので、欠陥があると判定された場合には、第１のパターンＰ１に欠陥があることがわかる。
【００６５】
本実施の形態によれば、反射光Ｌ２１（信号光）と反射光Ｌ３２（参照光）とを干渉させることができるのでコントラストを高めることができる。この場合、反射光Ｌ３２（参照光）は、検査対象である第１のパターンＰ１と同じ形状寸法を有する第２のパターンＰ２からのものとなるので、干渉をさせるための制御が容易となる。すなわち、同じ性状を有する反射面からの反射光同士を干渉させることになるため位相と振幅（光の強度）との制御が容易となる。  
また、光源２から出射された光Ｌ１と光源２２から出射された光Ｌ３とによる照射が行われるため、検査に用いる光の強度を高めることができる。  
そのため、コントラストをさらに高めることができるので、より微細な欠陥の検査が行えるようになる。  
また、欠陥がないことが確認されている基体Ｗ１上の第２のパターンＰ２が固定的に照射されるようにしているので、検査において欠陥があるとされた場合には、第１のパターンＰ１に欠陥があることが容易に分かる。
【００６６】
次に、本実施の形態に係るパターン検査方法について例示をする。  
図７は、本実施の形態に係るパターン検査方法について例示をするためのフローチャートである。  
まず、光源から出射された光を第１の光路と第２の光路とに分割する（ステップＳ１）。
次に、第１の光路を介して検査対象である第１のパターンＰ１に光を照射することで第１のパターンＰ１からの反射光（信号光）を発生させる（ステップＳ２−１）。  
また、第２の光路を介して第１のパターンＰ１と同じ形状寸法を有する第２のパターンＰ２に光を照射することで第２のパターンＰ２からの反射光（参照光）を発生させる（ステップＳ２−２）。  
この場合、第２のパターンＰ２は、欠陥がないことが確認されているパターンとすることができる。また、第１のパターンＰ１は被検査体Ｗに形成され、第２のパターンＰ２は被検査体Ｗとは別に設けられた基体Ｗ１に形成されているようにすることもできる。
【００６７】
次に、第１のパターンＰ１からの反射光（信号光）と、第２のパターンＰ２からの反射光（参照光）との光の強度が略同一で位相が相互に反転するように制御する（ステップＳ３）。  
この場合、第２のパターンＰ２側の光の強度と位相を制御するようにすることができる。また、光の強度と位相の制御値などが予め分かっている場合には、予め制御された光を第１のパターンＰ１および第２のパターンＰ２の少なくともいずれかに照射するようにすることもできる。  
次に、第１のパターンＰ１からの反射光（信号光）と、第２のパターンＰ２からの反射光（参照光）とを干渉させる（ステップＳ４）。  
次に、干渉光の強度などに基づいて欠陥の有無を検査する（ステップＳ５）。
【００６８】
本実施の形態によれば、第１のパターンＰ１からの反射光（信号光）と第２のパターンＰ２からの反射光（参照光）とを干渉させることができるのでコントラストを高めることができる。この場合、第２のパターンＰ２からの反射光（参照光）は、検査対象である第１のパターンＰ１と同じ形状寸法を有するパターンからのものとなるので、干渉をさせるための制御が容易となる。すなわち、同じ性状を有する反射面からの反射光同士を干渉させることになるため位相と振幅（光の強度）との制御が容易となる。
【００６９】
そのため、コントラストをさらに高めることができるので、より微細な欠陥の検査が行えるようになる。  
また、第２のパターンＰ２として欠陥がないことが確認されているパターンを用いるものとすれば、検査において欠陥があるとされた場合には、第１のパターンＰ１に欠陥があることが容易に分かる。
【００７０】
次に、第２の実施形態に係るパターン検査装置の具体例について例示をする。  
図８は、本発明の第２の実施形態に係るパターン検査装置の具体例を例示するための模式図である。
【００７１】
図８に表した具体例のパターン検査装置１２０には、光源１０２、ビームスプリッタ１１１、載置部１０５、検出部１０６、可動ミラー１１２が設けられている。また、光路上には、対物レンズ１０４、対物レンズ１０７、偏光制御部１２１（第２の偏光制御部）、偏光制御部１２３（第１の偏光制御部）、強度制御部１２５が設けられている。
【００７２】
偏光制御部１２１は、光源１０２から出射された光Ｌ１の偏光制御（偏光角、偏光位相の制御）を行い直線偏光となるように制御する。すなわち、偏光制御部１２１は、光源１０２とビームスプリッタ１１１との間の光路に設けられ、光源１０２から出射した光Ｌ１が直線偏光となるように制御する。偏光制御部１２１は、例えば、波長板などとすることができる。  
偏光制御部１２３は、ビームスプリッタ１１１と可動ミラー１１２との間の光路に設けられ、透過する光の偏光制御（偏光角、偏光位相の制御）を行う。偏光制御部１２３は、偏光制御部１２１と同様に、例えば、波長板などとすることができる。  
強度制御部１２５は、ビームスプリッタ１１１と可動ミラー１１２との間の光路に設けられ、透過する光の強度制御（振幅の制御）を行う。強度制御部１２５は、例えば、ＮＤ（Neutral Density）フィルタなどとすることができる。  
可動ミラー１１２は、例えばピエゾ素子などにより平面ミラーの位置を光軸と平行な方向に移動させることができる。すなわち、可動ミラー１１２は、平面ミラーの位置を移動させることで光路長を変化させ、反射光Ｌ２２の位相を制御することができる。
【００７３】
その他の構造は、図３に関して前述したパターン検査装置１１０の構造と同様である。また、光源１０２、載置部１０５、検出部１０６、対物レンズ１０４、および対物レンズ１０７は、図１に関して前述した光源２、載置部５、検出部６、対物レンズ４、および対物レンズ７とそれぞれ同様である。
【００７４】
次に、パターン検査装置１２０の作用について例示をする。  
まず、図示しない搬送装置や作業者などにより被検査体Ｗを載置部５に載置、保持させる。次に、光源１０２から光Ｌ１を出射させる。光源１０２からの光は、例えば、波長が２６６ｎｍのＤＵＶ（Deep Ultraviolet）レーザなどとすることができる。光源１０２から出射された光Ｌ１は、偏光制御部１２１により直線偏光となるように制御される。直線偏光となるように制御された光Ｌ１は、ビームスプリッタ１１１により光Ｌ１１と光Ｌ１２とに分割される。すなわち、ビームスプリッタ１１１は、光源１０２から出射された光Ｌ１を第１の光路１５と第２の光路１６とに分割する。なお、光分岐路においては、偏光依存性のないビームスプリッタを用いてもよいし、偏光依存性を有する偏光ビームスプリッタを用いてもよい。ビームスプリッタ１１１により反射された光Ｌ１１は被検査体Ｗ上のパターンへ導かれる。この際、検査対象となるパターンが照射されるように載置部１０５により照射位置が制御されるとともに、対物レンズ１０４により光Ｌ１１が集光される。
【００７５】
一方、ビームスプリッタ１１１を透過した光Ｌ１２は、可動ミラー１１２へ導かれる。この際、偏光制御部１２３により偏光制御（偏光角、偏光位相の制御）が行われ、強度制御部１２５により強度制御（振幅の制御）が行われる。そして、光Ｌ１２は、可動ミラー１１２により反射され、反射光Ｌ２２としてビームスプリッタ１１１へ導かれる。この際、可動ミラー１１２における平面ミラーの位置を制御し光路長を変化させることにより、反射光Ｌ２２の位相制御が行われる。
【００７６】
続いて、パターンからの反射光Ｌ２１（信号光）と、可動ミラー１１２からの反射光Ｌ２２（参照光）と、がビームスプリッタ１１１において重ね合わされる。この際、反射光Ｌ２１（信号光）と、偏光制御部１２３、強度制御部１２５、および可動ミラー１１２により偏光制御、強度制御、および位相制御がそれぞれ行われた反射光Ｌ２２（参照光）と、が干渉する。
【００７７】
ここで、被検査体Ｗに生ずる欠陥には、パターンの短絡、導通、空乏、異物残存などの種類の違いや、酸化物、窒化物、金属、半導体などの材料の違いや、欠陥自身の横方向、縦方向の大きさなどの形状の違いがあるが、光源１０２から出射された光Ｌ１の偏光角および偏光位相は、それらの違いに基づいて適宜制御されている。また、欠陥がある場所と、欠陥がない場所と、の間のコントラストが高くなるように、前述したような欠陥の種類や、材料や、形状などの違いに基づいて反射光Ｌ２２（参照光）の偏光角、偏光位相、強度、および位相は、適宜制御されている。これにより、欠陥に対するコントラストを高くすることができる。また、その高められたコントラストを一度の検査で得ることができる。
【００７８】
あるいは、前述したような欠陥の種類や、材料や、形状などの違いによらず欠陥に対するコントラストが高くなるように、光源１０２から出射された光Ｌ１の偏光角および偏光位相と、反射光Ｌ２２（参照光）の偏光角、偏光位相、強度、および位相と、は適宜制御されている。これにより、欠陥の種類や、材料や、形状によらずコントラストを高くすることができる。  
あるいは、被検査体Ｗ上に形成されたパターンの高さによらず欠陥に対するコントラストが高くなるように、光源１０２から出射された光Ｌ１の偏光角および偏光位相と、反射光Ｌ２２（参照光）の偏光角、偏光位相、強度、および位相と、は適宜制御されている。これにより、被検査体Ｗに形成されたパターンの高さによらずコントラストを高くすることができる。
【００７９】
あるいは、欠陥がない場所からの反射光Ｌ２１（信号光）の強度が最小となるように、反射光Ｌ２２（参照光）の偏光角、偏光位相、強度、および位相は、適宜制御されている。被検査体Ｗに生ずる欠陥には、前述したような欠陥の種類や、材料や、形状などの違いがあるため、欠陥がない場所よりも反射光量が低下して負のコントラストで検出される欠陥と、欠陥がない場所よりも反射光量が増加して正のコントラストで検出される欠陥と、がある。これに対して、欠陥がない場所からの反射光Ｌ２１（信号光）の強度が最小となるように、反射光Ｌ２２（参照光）の偏光角、偏光位相、強度、および位相は、適宜制御されているため、欠陥に対するコントラストを常に正の値とすることができる。これにより、前述したような欠陥の種類や、材料や、形状などの違いにより正負のコントラストが混在したり、光の干渉条件によりコントラストが極端に低くなったりすることはなく、常に正のコントラストを検出することができる。
【００８０】
重ね合わされた光Ｌ２０（干渉光）は、被検査体Ｗと光学的に共役な位置にある検出部１０６の受光面に対物レンズ１０７により集光される。すなわち、検査対象の光学像を検出部１０６の受光面に結像させる。検出部１０６の受光面に結像された光学像の光が光電変換されることで、検査データが得られる。次に、載置部１０５に載置された被検査体Ｗの検査が行われる位置を変化させ、前述のようにしてその位置における検査データが取得される。そして、この様にして得られた検査データに基づいて欠陥の有無が検査される。例えば、得られた検査データ同士の光のコントラストの違いを比較するなどして欠陥の有無が検査される。
【００８１】
なお、検査データ（コントラスト）を取得する方法としては、例えば、検出部１０６としてアレイ型の空間分解能を有する撮像素子を用いることにより、欠陥がある場所と欠陥がない場所とのコントラストを取得する方法がある。あるいは、例えば、検出部１０６として空間分解能を有する撮像素子または空間分解能を有していない光電子倍増管などを用い、被検査体Ｗや照射する光などをスキャンさせることにより、欠陥がある場所と欠陥がない場所とのコントラストを取得する方法がある。これは、図９に関して後述する具体例についても同様である。
【００８２】
本具体例によれば、前述したように、光源１０２から出射された光Ｌ１の偏光角および偏光位相と、反射光Ｌ２２（参照光）の偏光角、偏光位相、強度、および位相と、は適宜制御されているため、微細な欠陥に対するコントラストを高めることができる。また、欠陥の種類や、材料や、形状などによらずコントラストを高めることができる。そのため、より微細な欠陥の検査を行うことができる。
【００８３】
図９は、本発明の第２の実施形態に係るパターン検査装置の他の具体例を例示するための模式図である。  
パターンからの信号光と、偏光制御（偏光角、偏光位相の制御）、強度制御（振幅の制御）、および位相制御が行われた参照光と、を重ね合わせる方法は、図８に関して前述した具体例に限定されるわけではない。１つの光源から出射された光を２つの光路に分割するのではなく、例えば、図９に表した具体例のように、２つの光源からそれぞれ出射された光を重ね合わせてもよい。
【００８４】
より具体的に説明すると、図９に表した具体例のパターン検査装置１３０には、光源１０２ａ、光源１０２ｂ、ビームスプリッタ１１１ａ、ビームスプリッタ１１１ｂ、載置部１０５、検出部１０６が設けられている。また、光路上には、対物レンズ１０４、対物レンズ１０７、偏光制御部１３１（第２の偏光制御部）、偏光制御部１３３（第１の偏光制御部）、強度制御部１３５、位相制御部１３７が設けられている。
【００８５】
偏光制御部１３１は、光源１０２ａから出射された光Ｌ１の偏光制御（偏光角、偏光位相の制御）を行い直線偏光となるように制御する。すなわち、偏光制御部１３１は、光源１０２ａとビームスプリッタ１１１ａとの間の光路に設けられ、光源１０２ａから出射した光Ｌ１が直線偏光となるように制御する。偏光制御部１３１は、例えば、波長板などとすることができる。  
偏光制御部１３３は、光源１０２ｂとビームスプリッタ１１１ｂとの間の光路に設けられ、透過する光の偏光制御（偏光角、偏光位相の制御）を行う。偏光制御部１３３は、偏光制御部１３１と同様に、例えば、波長板などとすることができる。  
強度制御部１３５は、光源１０２ｂとビームスプリッタ１１１ｂとの間の光路に設けられ、透過する光の強度制御を行う。強度制御部１３５は、例えば、ＮＤ（Neutral Density）フィルタなどとすることができる。  
位相制御部１３７は、光源１０２ｂとビームスプリッタ１１１ｂとの間の光路に設けられ、透過する光の位相制御を行う。位相制御部１３７は、例えば、光遅延器などとすることができる。  
載置部１０５、検出部１０６、対物レンズ１０４、および対物レンズ１０７は、図１に関して前述した載置部５、検出部６、対物レンズ４、および対物レンズ７とそれぞれ同様である。
【００８６】
次に、パターン検査装置１３０の作用について例示をする。  
まず、図示しない搬送装置や作業者などにより被検査体Ｗを載置部５に載置、保持させる。次に、光源１０２ａから光Ｌ１を出射させ、光源１０２ｂから光Ｌ３を出射させる。このとき、後述するように、光源１０２ａから出射された光Ｌ１と、光源１０２ｂから出射された光Ｌ３と、による干渉が行われるため、光源１０２ａと光源１０２ｂとは同じ周波数の光を出射する。
【００８７】
光源１０２ａから出射された光Ｌ１は、ビームスプリッタ１１１ａにより反射され被検査体Ｗ上のパターンへ導かれる。この際、検査対象となるパターンが照射されるように載置部１０５により照射位置が制御されるとともに、対物レンズ１０４により光Ｌ１が集光される。
【００８８】
一方、光源１０２ｂから出射された光Ｌ３は、ビームスプリッタ１１１ｂへ導かれる。この際、偏光制御部１３３により偏光制御（偏光角、偏光位相の制御）が行われ、強度制御部１３５により強度制御（振幅の制御）が行われ、位相制御部１３７により位相制御が行われる。
【００８９】
続いて、パターンからの反射光Ｌ２１（信号光）と、光源１０２ｂから出射された光Ｌ３（参照光）と、がビームスプリッタ１１１ｂにおいて重ね合わされる。この際、反射光Ｌ２１（信号光）と、偏光制御部１３３、強度制御部１３５、および位相制御部１３７により偏光制御、強度制御、および位相制御がそれぞれ行われた光Ｌ３（参照光）と、が干渉する。
【００９０】
この際、コントラストが高くなるように、光源１０２ａから出射された光Ｌ１の偏光角および偏光位相と、光源１０２ｂから出射された光Ｌ３（参照光）の偏光角、偏光位相、強度、および位相と、は適宜制御されている。あるいは、欠陥がない場所からの反射光Ｌ２１（信号光）の強度が最小となるように、光源１０２ｂから出射された光Ｌ３（参照光）の偏光角、偏光位相、強度、および位相は、適宜制御されている。これにより、図８に関して前述した効果と同様の効果が得られる。
【００９１】
重ね合わされた光Ｌ２０（干渉光）は、被検査体Ｗと光学的に共役な位置にある検出部１０６の受光面に対物レンズ１０７により集光される。すなわち、検査対象の光学像を検出部１０６の受光面に結像させる。検出部１０６の受光面に結像された光学像の光が光電変換されることで、検査データが得られる。次に、載置部１０５に載置された被検査体Ｗの検査が行われる位置を変化させ、前述のようにしてその位置における検査データが取得される。そして、この様にして得られた検査データに基づいて欠陥の有無が検査される。例えば、得られた検査データ同士の光のコントラストの違いを比較するなどして欠陥の有無が検査される。
【００９２】
本具体例によれば、前述したように、光源１０２ａから出射された光Ｌ１の偏光角および偏光位相と、光源１０２ｂから出射された光Ｌ３の偏光角、偏光位相、強度、および位相と、は適宜制御されているため、微細な欠陥に対するコントラストを高めることができる。また、欠陥の種類や、材料や、形状などによらずコントラストを高めることができる。そのため、より微細な欠陥の検査を行うことができる。
【００９３】
次に、微細構造体内に導通欠陥が生じた場合における欠陥のコントラストを数値計算した例について説明する。  
図１０は、微細構造体内に導通欠陥が生じた場合における欠陥のコントラストを数値計算した結果の一例を例示する模式グラフ図である。
【００９４】
本数値計算では、基板上に製造された誘電体および金属の多層膜ラインパターン内に導通欠陥が生じた場合を想定している。そして、図１０に表したグラフ図は、欠陥がない場所からの光の反射率Ｒ１と、欠陥がある場所からの光の反射率Ｒ２と、の間のコントラストに対する参照光の強度および位相の依存性の結果の一例である。また、図１０に表したグラフ図の縦軸は、コントラストを表しており、その横軸は、信号光と参照光との間の位相差を表している。コントラストは、数式（Ｒ２−Ｒ１）／（Ｒ２＋Ｒ１）により定義される。
【００９５】
これによれば、参照光の強度が０（零）のとき、すなわち信号光と参照光とを干渉させないとき、コントラストは約−０．２程度である。これに対して、図８および図９に関して前述したように、参照光の強度および位相を適宜制御すると、約０．６程度や約−０．６程度などのコントラストが得られる。すなわち、参照光の強度および位相を適宜制御することにより、参照光の強度が０（零）のときよりも高いコントラストが得られることが分かる。これにより、欠陥がない場所と、欠陥がある場所と、の間のコントラストを比較し易くなり、より微細な欠陥の検査を行うことができる。
【００９６】
次に、微細構造体内に導通欠陥と短絡欠陥とが混在する場合におけるコントラストを数値計算した例について説明する。  
図１１は、微細構造体内に導通欠陥と短絡欠陥とが混在する場合におけるコントラストを数値計算した結果の一例を例示する模式グラフ図である。
【００９７】
図１１に表したグラフ図は、信号光と参照光とを干渉させない場合と、信号光と参照光とを干渉させる場合と、において導通欠陥および短絡欠陥に対するコントラストを比較した結果の一例である。  
信号光と参照光とを干渉させる場合においては、同一の入射偏光条件に対して最適な参照光の偏光角、偏光位相、強度、および位相を用いて１回の検査を行っている。なお、本数値計算では、参照光の強度を０．１２に設定し、信号光と参照光との間の位相差を３００度に設定している。  
一方、信号光と参照光とを干渉させない場合においては、異なる最適な入射偏光条件を用いて２回の検査を行っている。
【００９８】
これによれば、信号光と参照光とを干渉させた場合の方が、導通欠陥および短絡欠陥ともに少ない検査回数で高いコントラストが得られることが分かる。これにより、欠陥の種類によらずコントラストを高くすることができることが分かる。そのため、欠陥の種類によらず、より微細な欠陥の検査を行っている行うことができる。
【００９９】
次に、導通欠陥の高さが異なる場合におけるコントラストを数値計算した例について説明する。  
図１２は、導通欠陥の高さが異なる場合におけるコントラストを数値計算した結果の一例を例示する模式グラフ図である。
【０１００】
図１２に表したグラフ図は、信号光と参照光とを干渉させない場合と、信号光と参照光とを干渉させる場合と、においてパターン内の配線の高さが異なる導通欠陥に対するコントラストを比較した結果の一例である。なお、本数値計算では、参照光の強度を０．１１５に設定し、信号光と参照光との間の位相差を１６０度に設定している。
【０１０１】
これによれば、信号光と参照光とを干渉させない場合には、欠陥の高さに応じてコントラストの正負が反転していることが分かる。また、欠陥の高さによれば、コントラストが０（零）になるときもあることが分かる。  
これに対して、信号光と参照光とを干渉させる場合には、適切な参照光の偏光角、偏光位相、強度、および位相を用いることにより、常に正のコントラストが得られることが分かる。これにより、欠陥の形状の違いにより正負のコントラストが混在したり、コントラストが極端に低くなったりすることはなく、常に正のコントラストを検出することができる。そのため、欠陥の形状によらず、より微細な欠陥の検査を行うことができる。
【０１０２】
次に、本実施の形態に係る他のパターン検査方法について例示をする。  
図１３は、本実施の形態に係る他のパターン検査方法について例示をするためのフローチャートである。
【０１０３】
まず、光源から出射された光により信号光と参照光とを生成する（ステップＳ１１）。このとき、図８に関して前述したように、１つの光源から出射された光を２つの光路に分割することにより信号光と参照光を生成してもよいし、図９に関して前述したように、２つの光源からそれぞれ光を出射することにより信号光と参照光とを生成してもよい。
【０１０４】
続いて、コントラストが高くなるように、信号光の偏光角および偏光位相を制御する（ステップＳ１３−１）。このとき、１つの光源から出射された光を２つの光路に分割する場合には、２つの光路に分割される前の光の偏光角および偏光位相を制御することにより、信号光の偏光角および偏光位相を制御することができる。一方、２つの光源からそれぞれ光を出射する場合には、信号光を発生させる光源から出射された光の偏光角および偏光位相を制御することにより、その信号光の偏光角および偏光位相を制御することができる。
【０１０５】
また、コントラストが高くなるように、参照光の偏光角、偏光位相、強度、および位相を制御する（ステップＳ１３−２）。  
続いて、欠陥がない場所からの反射光（信号光）の強度が最小となるように、参照光の偏光角、偏光位相、強度、および位相を制御する（ステップＳ１５）。  
続いて、パターンからの反射光（信号光）と、偏光角、偏光位相、強度、および位相を制御された参照光と、を干渉させる（ステップＳ１７）。  
続いて、干渉光の強度などに基づいて欠陥の有無を検査する（ステップＳ１９）。
【０１０６】
このパターン検査方法によれば、欠陥に対するコントラストを高くすることができる。また、その高められたコントラストを一度の検査で得ることができる。また、欠陥の種類や、材料や、形状によらずコントラストを高くすることができる。さらに、欠陥の種類や、材料や、形状などの違いにより正負のコントラストが混在したり、光の干渉条件によりコントラストが極端に低くなったりすることはなく、常に正のコントラストを検出することができる。そのため、より微細な欠陥の検査を行うことができる。
【０１０７】
次に、本実施の形態に係る表面にパターンが形成された構造体の製造方法について例示をする。    
本実施の形態に係る表面にパターンが形成された構造体の製造方法は、前述した本実施の形態に係るパターン検査装置やパターン検査方法を用いるものである。すなわち、本実施の形態に係る表面にパターンが形成された構造体の製造方法は、構造体の表面にパターンを形成する工程と、本実施の形態に係るパターン検査装置やパターンの検査方法を用いてパターンを検査する工程と、を有している。
【０１０８】
対象となる構造体としては特に限定されるわけではなく、表面にパターンが形成されたものの製造に対して広く適用させることができる。例えば、プリント基板などの製造に適用させることができる。この場合、表面に微細なパターンが形成された構造体（微細構造体）の製造に適用させることができる。また、検査光の波長よりも短いピッチ寸法のパターンが形成されている構造体や、検査光の波長よりも小さい寸法の欠陥の検査が必要となる構造体の製造に適用させることもできる。
【０１０９】
表面に微細なパターンが形成された構造体（微細構造体）としては、ウェーハ（半導体装置）、フラットディスプレイのパネル、リソグラフィ工程において用いられるフォトマスク（レチクル）、ＭＥＭＳ分野におけるマイクロマシーン、精密光学部品などを例示することができる。ただし、これらのものに限定されるわけではなく、表面に微細なパターンが形成された構造体（微細構造体）の製造に対して広く適用させることができる。
【０１１０】
ここで、一例として半導体装置の製造方法の場合を例示する。      
半導体装置の製造方法は、洗浄工程、熱処理工程、不純物導入工程、拡散工程、平坦化工程、成膜・レジスト塗布・露光・現像・エッチング・レジスト除去などにより基板（ウェーハ）表面にパターンを形成する工程などの複数の工程を繰り返すことにより実施される。ここで、本実施の形態に係る表面にパターンが形成された構造体の製造方法（ここでは半導体装置の製造方法）においては、基板（ウェーハ）表面に形成されたパターンの検査を行う検査工程において前述した本実施の形態に係るパターン検査装置やパターン検査方法を用いるようにしている。  
そのため、より微細な欠陥の検査が行えるようになるので、パターンの検査精度を格段に向上させることができる。その結果、製品品質の向上を図ることができる。    
なお、前述した本実施の形態に係るパターン検査装置、パターン検査方法以外は、各工程における既知の技術を適用することができるのでそれらの例示は省略する。
【０１１１】
以上、本実施の形態について例示をした。しかし、本発明はこれらの記述に限定されるものではない。  
前述の実施の形態に関して、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。  
例えば、パターン検査装置１、パターン検査装置２０、パターン検査装置３０などが備える各要素の形状、数、配置などは、例示をしたものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。  
また、前述した各実施の形態が備える各要素は、可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【０１１２】
１  パターン検査装置、２  光源、３  ビームスプリッタ、５  載置部、６  検出部、８  偏光制御部、１０  偏光制御部、１１  位相制御部、１２  照射制御部、１３  照射制御部、１７  第１の光学系、１８  第２の光学系、１９  第２の光学系、２０  パターン検査装置、２２  光源、２３  ビームスプリッタ、２４  偏光制御部、２５  位相制御部、３０  パターン検査装置、３５  保持部、１０２、１０２ａ、１０２ｂ  光源、１０４  対物レンズ、１０５  載置部、１０６  検出部、１０７  対物レンズ、１１１、１１１ａ、１１１ｂ  ビームスプリッタ、１１２  可動ミラー、１２１  偏光制御部、１２３  偏光制御部、１２５  強度制御部、１３１  偏光制御部、１３３  偏光制御部、１３５  強度制御部、１３７  位相制御部、Ｌ２１  反射光（信号光）、Ｌ２２  反射光（参照光）、Ｌ３２  反射光（参照光）、Ｐ１  第１のパターン、Ｐ２  第２のパターン、Ｗ  被検査体、Ｗ１  基体
【図１】
2011085569.tif 000003
【図２】
2011085569.tif 000004
【図３】
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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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【図９】
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【図１３】
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【図４】
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【図１０】
2011085569.tif 000013
【図１１】
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【図１２】
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