(57)【要約】【課題】検査対象物の開口部パターンにおいて回折光が発生する場合であっても、この回折光の影響を簡易的な手法で抑制し、検査精度を向上させる。【解決手段】測定対象物である被検体５は、ガイド９に取り付けられており、更にガイド９の所定の位置に空間フィルタ４が取り付けられている。被検体５は、例えば、任意の開口部パターンを有する上層と、下層とから成り、ビームスプリッタ２、レンズ１２、空間フィルタ４を介して被検体５に入射する光が開口部パターンを有する上層で反射する際に回折光が発生する場合でも、この回折光は空間フィルタ４によって遮断される。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多層構造であって且つ所定の開口パターンを有する構造の測定対象物の形状を測定する、干渉光学系による光学検査装置であって、
前記干渉光学系内に前記測定対象物からの前記開口パターンによる回折光を遮断する空間フィルタを設けたことを特徴とする光学検査装置。
【請求項２】
前記空間フィルタは光が通過しない不透明領域と光が通過する透明領域から成り、該不透明領域は前記開口パターンの形状に相当する形状となっていることを特徴とする請求項１記載の光学検査装置。
【請求項３】
前記空間フィルタの不透明領域は、少なくとも測定対象物の表層よりも反射率の小さい材料により形成されていることを特徴とする請求項２記載の光学検査装置。
【請求項４】
前記干渉光学系を用いた干渉計として、コヒーレンスの低い光からなる検査光を測定対象物に照射した状態で測定対象物の各層面と参照面との光路長差を変化させ，測定対象物の各層面からの反射光と参照面からの反射光との干渉強度が強くなる位置に基づいて，測定対象物の各層面の位置を検出する白色干渉計を備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の光学検査装置、
【請求項５】
前記空間フィルタは、検査光の表層面への到達光量が抑制されて測定対象物の表層面に対応する正規の干渉ピークが少なくとも測定対象物の下層面に対応する正規の干渉ピークよりも小さくなるようにしたものであることを特徴とする請求項４に記載の光学検査装置。
【請求項６】
前記空間フィルタは、検査光の表層面への到達光量が抑制されて測定対象物の表層面に対応する正規の干渉ピークが少なくとも測定対象物の下層面に対応する正規の干渉ピークよりも小さくなるように表層の開口部に対する透明領域の開口面積比率を設定したものであることを特徴とする請求項５に記載の光学検査装置。
【請求項７】
前記検査光は、測定対象物の表層における単一の開口部だけを含む領域に照射されるものであることを特徴とする請求項４ないし６のいずれか１項に記載の光学検査装置。
【請求項８】
前記検査光は、測定対象物の表層における周期的に配設された複数の開口部を含む領域に照射されるものであることを特徴とする請求項４ないし６のいずれか１項に記載の光学検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、干渉光学系による光学検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学的検査方法としては被検体表面に光線を照射し、その反射光を光検出器にて受光し、その結果に基づいてパターン検査する方法が採用されている。
以下の特許文献１〜４に記載の従来技術が知られている。
【０００３】
特許文献１には、レーザ光を被検査対象物に照射し、周期的な配線パターンが形成されたメモリセル上の異物を検出するために、空間フィルタを用いて周期的な配線パターンからの回折光に基づく回折パターンを遮光すること等が開示されている（例えば段落００４０等）。
【０００４】
特許文献２には、レーザ光を被検査対象物に照射し、空間フィルタにより被検査対象物上に存在する回路パターンの回折光を選択的に遮光して、欠陥部のみの像を検出する検査装置の構成が開示されている。また、空間フィルタにおける遮断パターンの形成方法も開示されている。
【０００５】
特許文献３には、スペックル防止対策として用いる「広帯域光源」からの光へ効果的に空間フィルタを適用する技術が開示されている。
特許文献４には、参照ミラーを移動させ、試料と参照ミラーとの光路長差を変化させて干渉縞強度が強くなる位置に基づいて、試料の高さを測定する、３次元形状測定装置（白色干渉計）の構成が示されている（図１等）。また、白色干渉計に用いられる「低コヒーレンス光源」として、ハロゲンランプ、ＳＬＤ（スーパールミネッセントダイオード）等が例示されている（段落０１０６等）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２０１１７９号公報
【特許文献２】特開昭６３−２０５７７５号公報
【特許文献３】特表平７−５０３７９３号公報
【特許文献４】特開２０００−３１０５１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来、例えば上記特許文献４に記載のような「試料と参照ミラーとの光路長差を変化させて干渉縞強度が強くなる位置に基づいて、試料の高さを測定する、３次元形状測定装置」、すなわち例えばマイケルソン型等の干渉光学系による光学検査装置では、測定対象の形状が例えば特許文献４における試料７のような形状であれば、以下に説明するような問題はなかった。
【０００８】
＜測定対象物が多層構造である場合における問題＞
しかしながら、測定対象の形状が、例えば図６、図７に示すような、多層形状（例えば
第１層と第２層がある）であり且つ第１層に開口パターンがあり、開口パターンを介して第２層からの反射光が得られるような形状である場合には、回折光による影響を受けて測定精度が悪くなるという問題があった。すなわち、光源側から試料に向けて投射される検査光が上記開口パターンをもつ第１層の上面で反射する際に、回折光が発生してしまう為、検出器に入射する干渉光がこの回折光による影響を受けたものとなり、測定精度が悪くなるという問題があった。
【０００９】
図６、図７は、上記のような測定対象（検査対象）の形状の一例を示すものである。
（測定対象の形状の一例（その１））
図６（ａ）、（ｂ）に示す半導体デバイス（その１）は、図６（ａ）が図６（ｂ）に示すバックプレートを上側から見る形の外観図であり、図６（ａ）に示すＢ−Ｂ’間の断面図が図６（ｂ）である。
【００１０】
半導体デバイス（その１）は、図６（ｂ）に示すように、上層（第１層）であるバックプレート（バックプレート電極）と、下層（第２層）であるメンブレン（メンブレン電極）等を有し、バックプレート−メンブレン間には空間（エアギャップ）が形成されている。また、バックプレートには、孔（図示のバックプレート開口部）が形成されている。このバックプレート開口部は、図６（ａ）に示す多数の小さな円形の孔である（繰り返される（規則的な）開口パターンを有する）。
【００１１】
この様な形状の半導体デバイス（その１）に対して、例えば上記バックプレート下面とメンブレン上面との距離すなわち上記エアギャップの高さＸ（エアギャップ量Ｘという）を評価する場合、バックプレート上面の位置（ｚ１とする）、メンブレン上面の位置（ｚ２とする）を測定することで、バックプレート上面−メンブレン上面間の間隔ｄ＝｜ｚ１−ｚ２｜を求める。更に、バックプレートの厚さｔを既知として（例えば事前または事後の断面観察等により把握）、上記エアギャップ量Ｘ＝ｄ−ｔが求められる。この様にして、エアギャップ量Ｘを推定することで、このエアギャップ量Ｘが予め決められている所定値であるか否かを判定することで、良品／不良品を判定する検査等が行われる。
【００１２】
ここで、上記各層の位置の測定は、各層からの反射光に基づいて（詳細には、この反射光と参照ミラーからの反射光（参照光）との干渉信号に基づいて）行われるが、図６のような形状では、上層（バックプレート）からの反射光に関して上記上層の開口パターンにより回折光が発生する場合がある。この為、上記干渉信号がこの回折光の影響を受けたものとなり、検査精度に影響するものとなる。
【００１３】
（生じる回折光の態様）
なお、図６のような周期的開口パターンを有する上層（バックプレート）を備えた被検体５であっても、検査光の照射領域の大きさによって、生じる回折光の態様は異なる。すなわち、単一の開口部だけを含む領域に検査光が照射される場合には、０次反射光（０次反射回折光）あるいは０次透過光（０次透過回折光）の光軸を中心として、検査光の波長，開口部の開口径寸法に基づく回折角で広がるような回折光となる。また、周期的に配列された複数の開口部を含む領域に検査光が照射される場合には、０次反射光（０次反射回折光）あるいは０次透過光（０次透過回折光）の光軸に対して、検査光の波長，開口部の配列ピッチ寸法に基づく特定の回折角を中心とした指向性を有する回折光となる。
【００１４】
（従来の光学検査装置における干渉ピークパターン例（その１））
回折光の影響を受けた第１の例を図１１により説明する。図１１は、白色干渉計を用いた従来の光学検査装置（３次元形状測定装置）を，図６のような開口パターンを有する上層（バックプレート）と下層（メンブレン）とからなる２層構造の被検体５に適用した場合であって、検査光が被検体５の上層における単一の開口部だけを含む領域に照射される
条件での干渉ピークパターン例（その１）を説明する為の図であり、干渉光の光強度が増大する干渉ピークのパターンを模式的に示している。Ｐｂは上層（バックプレート）からの反射光による干渉ピークであって、バックプレート上面の位置（ｚ１）に対応する正規の干渉ピークである。Ｐｍは下層（メンブレン）からの反射光による干渉ピークであって、メンブレン上面の位置（ｚ２）に対応する正規の干渉ピークである。そして、Ｐｂ，Ｐｍのピーク位置間隔に基づいて、上述のように、エアギャップ量Ｘ＝ｄ−ｔ＝｜ｚ１−ｚ２｜−ｔ（ここで、ｔはバックプレートの厚さ）を求めることができる。
【００１５】
なお、上層（バックプレート）の上方側から検査光が投射される干渉光学系における光路長としては、干渉ピークＰｂの方が、干渉ピークＰｍよりも、より短い光路長での干渉ピークとなっている。また、干渉ピークＰｂ，Ｐｍの大きさ（ピーク高さ）は、上層（バックプレート）における開口部面積の比率、検査光の波長領域における上層（バックプレート），下層（メンブレン）の反射率などに依存するものであり、例えば、上層（バックプレート）における開口部面積の比率が大きいほど、干渉ピークＰｂは小さくなるとともに干渉ピークＰｍは大きくなる。
【００１６】
次に、検査光が被検体５の上層における単一の開口部だけを含む領域に照射される照射条件では、上層（バックプレート）からの０次反射光（０次反射回折光）の光軸を中心として広がる反射回折光により、干渉ピークＰｂのうち光路長の長い側（図１１における右側）の裾野が広がる。また、上記照射条件では、下層（メンブレン）からの反射光が上層（バックプレート）の開口部を透過してなる０次透過光（０次透過回折光）の光軸を中心として広がる透過回折光により、干渉ピークＰｍのうち光路長の長い側（図１１における右側）の裾野も広がる。
【００１７】
そして、被検体５のうち最も光源側に位置する上層（バックプレート）からの反射光による干渉ピークＰｂよりも光路長の短い側（図１１の左側）の領域に現れる妨害成分は無いため、「最も短い光路長での干渉ピーク」という検出条件によって干渉ピークＰｂは確実に検出することができる。
【００１８】
また、図１１に示されるように、干渉ピークＰｂのうち光路長の長い側の裾野が、下層（メンブレン）からの反射光による干渉ピークＰｍに重畳していない場合には、「２番目に短い光路長での干渉ピーク」という検出条件によって干渉ピークＰｍも確実に検出することができる。
【００１９】
しかしながら、検査光の波長および開口部の開口径寸法に応じた干渉ピークＰｂの裾野の広がりと層間寸法との関係によっては、干渉ピークＰｂのうち光路長の長い側の裾野が干渉ピークＰｍに重畳する可能性が有り、その場合、干渉ピークの重畳によって干渉ピークＰｍの形状が変形して、干渉ピークＰｍのピーク検出位置がずれることにより、下層（メンブレン）上面位置の測定精度が損なわれることになる。そして、干渉ピークＰｂの干渉ピークＰｍに対する相対的大きさが大きいほど、干渉ピークの重畳による干渉ピークＰｍのピーク検出位置のずれはより大きくなり、測定精度がより低下することになる。
【００２０】
このように、検査光が被検体５の上層における単一の開口部だけを含む領域に照射される照射条件では、上層（バックプレート）の上面位置に対応する正規の干渉ピークＰｂのうち光路長の長い側の裾野が、下層（メンブレン）の上面位置に対応する正規の干渉ピークＰｍに対する妨害成分となって、層間のエアギャップ量などの測定精度に影響する場合があり、干渉ピークＰｂの干渉ピークＰｍに対する相対的大きさが大きいほど、その影響は大きくなる。
【００２１】
（従来の光学検査装置における干渉ピークパターン例（その２））
回折光の影響を受けた第２の例を図１２により説明する。図１２は、白色干渉計を用いた従来の光学検査装置（３次元形状測定装置）を，図６のような下層（メンブレン）と周期的開口パターンを有する上層（バックプレート）とからなる２層構造の被検体５に適用した場合であって、検査光が被検体５の上層における周期的に配設された複数の開口部を含む領域に照射される条件での干渉ピークパターン例（その２）を説明する為の図であり、干渉光の光強度が増大する干渉ピークのパターンを模式的に示している。図１１と同様に、Ｐｂは上層（バックプレート）からの反射光による干渉ピークであって、バックプレート上面の位置（ｚ１）に対応する正規の干渉ピークである。Ｐｍは下層（メンブレン）からの反射光による干渉ピークであって、メンブレン上面の位置（ｚ２）に対応する正規の干渉ピークである。また、図１１と同様に、干渉ピークＰｂ，Ｐｍの大きさ（ピーク高さ）は、上層（バックプレート）における開口部面積の比率、検査光の波長領域における上層（バックプレート），下層（メンブレン）の反射率などに依存するものであり、例えば、上層（バックプレート）における開口部面積の比率が大きいほど、干渉ピークＰｂは小さくなるとともに干渉ピークＰｍは大きくなる。
【００２２】
次に、検査光が被検体５の上層における周期的に配設された複数の開口部を含む領域に照射される照射条件では、干渉ピークとして、上記Ｐｂ，Ｐｍ以外に、例えば、検査光が上層（バックプレート）の上面で反射する際に発生する１次反射回折光による干渉ピークＰbrd、さらには、下層（メンブレン）からの反射光が上層（バックプレート）の開口部を透過する際に発生する１次透過回折光による干渉ピークＰmtdが生じる。一方、上記照射条件では、図１１のような、干渉ピークＰｂおよびＰｍにおける光路長の長い側での裾野の大きな広がりはない。
【００２３】
そして、上層（バックプレート）および下層（メンブレン）の各上面の全体形状が図６（ｂ）に示されるように検査光の光軸に対し垂直な平面状に形成されている場合、上層（バックプレート）からの１次反射回折光は、上層（バックプレート）からの０次反射光（０次反射回折光）よりも光量が小さいため、上記１次反射回折光による干渉ピークＰbrdは、上記０次反射光（０次反射回折光）による干渉ピークＰｂよりも小さい。また、下層（メンブレン）からの反射光のうち、上層（バックプレート）の開口部を透過する際に発生する１次透過回折光は、上層（バックプレート）の開口部を透過する０次透過光（０次透過回折光）よりも光量が小さいため、上記１次透過回折光による干渉ピークＰmtdは、上記０次透過光（０次透過回折光）による干渉ピークＰｍよりも小さい。
【００２４】
なお、白色干渉計では広帯域低コヒーレンス光源からの検査光が用いられることにより、上記１次反射回折光および１次透過回折光は、いずれも、検査光の帯域幅の範囲で連続スペクトルに分解されたものとなっており、その回折角は、帯域幅の下限側波長λ1に対応する回折角θ1（＝sin−１（λ1／ｄ））から、上限側波長λ２に対応する回折角θ２（＝sin−１（λ2／ｄ））までの範囲で広がったものとなっている。ここで、ｄは、上層（バックプレート）の周期的な開口パターンにおける開口部の配列ピッチ寸法である。
【００２５】
１次透過回折光による干渉ピークＰmtdは、上述のように、０次透過光（０次透過回折光）による干渉ピークＰｍよりも小さいため、干渉ピークＰｍとＰmtdとのピーク高さの違いに合わせてピーク高さの閾値を適切に設定することにより、妨害成分である干渉ピークＰmtdは検出しないで、目的成分である干渉ピークＰｍだけを検出することができる。さらに、１次透過回折光による干渉ピークＰmtdは、図１２に示すように、０次透過光（０次透過回折光）による干渉ピークＰｍよりも光路長の長い側の領域に現れるため、上層（バックプレート）からの０次反射光（０次反射回折光）による干渉ピークＰｂに対する妨害成分となることもない。
【００２６】
また、上層（バックプレート）からの１次反射回折光による干渉ピークＰbrdは、上述
のように、上層（バックプレート）からの０次反射光（０次反射回折光）による干渉ピークＰｂよりも小さいため、干渉ピークＰｂとＰbrdとのピーク高さの違いに合わせてピーク高さの閾値を適切に設定することにより、妨害成分である干渉ピークＰbrdは検出しないで、目的成分である干渉ピークＰｂだけを検出することができる。
【００２７】
さらに、上層（バックプレート）からの１次反射回折光による干渉ピークＰbrdは、上層（バックプレート）からの０次反射光（０次反射回折光）による干渉ピークＰｂよりも光路長の長い側の領域に現れるものであり、上層（バックプレート）からの０次反射光（０次反射回折光）による干渉ピークＰｂよりも光路長の短い側の領域に現れる妨害成分は無い。このため、「最も短い光路長での干渉ピーク」という検出条件によって干渉ピークＰｂを確実に検出することができる。
【００２８】
一方、上層（バックプレート）からの１次反射回折光による干渉ピークＰbrdは、上述のように、上層（バックプレート）からの０次反射光（０次反射回折光）による干渉ピークＰｂよりも光路長の長い側の領域に現れる。そして、干渉ピークＰbrdのピーク位置は、検査光の波長および開口部の配列ピッチ寸法に依存する回折光の回折角などの条件によっては、図１２に示すように、干渉ピークＰｍの近傍に現れる場合が有る。このような場合、妨害成分である干渉ピークＰbrdの大きさが、目的成分である干渉ピークＰｍの大きさと同程度以上であるときには、ＰｍおよびＰbrdのいずれが下層（メンブレン）の上面位置に対応する正規の干渉ピーク（本来のＰｍ）であるかを特定できなくなり、測定精度が損なわれることになる。
【００２９】
このように、図６のような形状では、検査光が周期的開口パターンを有する上層（バックプレート）の上面で反射する際に発生する１次反射回折光による干渉ピークＰbrdが、下層（メンブレン）の上面位置に対応する正規の干渉ピークＰｍに対する妨害成分となって、層間のエアギャップ量などの測定精度に影響する場合がある。
【００３０】
以上、図１１および図１２で説明したように、開口パターンを有する上層（バックプレート）を備えた被検体５における上層（バックプレート）上面および下層（メンブレン）上面についての白色干渉計による各位置測定のうち、特に下層（メンブレン）上面の位置測定は、より光源側に位置する上層（バックプレート）での反射回折光の影響により、その測定精度が損なわれる可能性が有る。
【００３１】
（測定対象の形状の一例（その２））
図７（ａ）、（ｂ）に示す半導体デバイス（その２）に関しても、上記半導体デバイス（その１）と同様に、回折光の影響を受けて検査精度が悪化する可能性がある。
【００３２】
図７（ａ）、（ｂ）に示す半導体デバイス（その２）は、図７（ａ）が図７（ｂ）に示すSi活性層パターンの櫛歯状電極を上側から見る形の外観図であり、図７（ａ）に示すＡ−Ａ’間の断面図が図７（ｂ）である。
【００３３】
半導体デバイス（その２）は、図７（ｂ）に示すように、上層（第１層）であるSi活性層パターンの櫛歯状電極と、下層（第２層）であるSi支持層等を有し、櫛歯状電極−Si支持層間には空間（SiO2層エッチング部）が形成されている。また、各櫛歯状電極間には図示の間隙部が形成されている。
【００３４】
この半導体デバイス（その２）に対する検査、すなわち例えばSiO2層エッチング部のエッチング処理が正常に行われたか（SiO2層が除去されずに残っている箇所がないか）等を検査する為にSiO2層エッチング部を評価する場合も、上記半導体デバイス（その１）と同様にして櫛歯状電極下面とSi支持層上面との間の距離（SiO2層エッチング部の高さｈ）を
求めることになる。そして、その際、上層（櫛歯状電極）からの反射光に関して上記上層の開口パターン（各櫛歯状電極間の間隙部のパターン）によって生じる回折光の影響により、検査精度が低下したりするおそれがあった。
【００３５】
尚、検査対象は、上記エアギャップ量Ｘ等に限らない。例えば、バックプレートにおける異物や欠陥、あるいは櫛歯状電極における異物や欠陥等を、検査するものであってもよい。
【００３６】
本発明の課題は、検査対象物が多層構造で開口部パターンを有するものである為に開口部パターンにおいて回折光が発生する場合であっても、この回折光の影響を簡易的な手法で抑制し、検査精度を向上させることができる光学検査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３７】
上記課題を解決するために、本発明の光学検査装置は、多層構造であって且つ所定の開口パターンを有する構造の測定対象物の形状を測定する、干渉光学系による光学検査装置であって、前記干渉光学系内に前記測定対象物からの前記開口パターンによる回折光を遮断する空間フィルタを設けた構成とする（請求項１の発明）。
【００３８】
上記請求項１の発明によれば、空間フィルタによって回折光を遮断することで、回折光の影響により検査精度が低下する事態を回避できる。
また、上記請求項１に記載の光学検査装置において、例えば、前記空間フィルタは光が通過しない不透明領域と光が通過する透明領域から成り、該不透明領域は前記開口パターンの形状に相当する形状となっている構成とすることができる（請求項２の発明）。
【００３９】
また、さらに、上記請求項２に記載の光学検査装置において、前記空間フィルタの不透明領域は、少なくとも測定対象物の表層よりも反射率の小さい材料により形成されている構成とするとよい（請求項３の発明）。
【００４０】
上記請求項３の発明によれば、空間フィルタからの反射回折光の光量が抑制されるので、干渉光学系による干渉計測への影響を抑制することができる。
また、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の光学検査装置において、前記干渉光学系を用いた干渉計として、コヒーレンスの低い光からなる検査光を測定対象物に照射した状態で測定対象物の各層面と参照面との光路長差を変化させ，測定対象物の各層面からの反射光と参照面からの反射光との干渉強度が強くなる位置に基づいて，測定対象物の各層面の位置を検出する白色干渉計を備える構成とすることができる（請求項４の発明）。
【００４１】
上記請求項４の発明によれば、空間フィルタによって、より光源側に位置する表層での反射回折光による影響を小さくして、白色干渉計による下層面の位置検出精度を向上させることができる。
【００４２】
また、上記請求項４に記載の光学検査装置において、前記空間フィルタは、検査光の表層面への到達光量が抑制されて測定対象物の表層面に対応する正規の干渉ピークが少なくとも測定対象物の下層面に対応する正規の干渉ピークよりも小さくなるようにしたものである構成とすることができる（請求項５の発明）。
【００４３】
開口パターンを有する表層からの反射回折光は空間フィルタによって十分に遮断することができるが、表層からの反射光が空間フィルタの透明領域を透過する際に発生する透過回折光は空間フィルタ自体では遮断することができない。これに対して、上記請求項５の発明のように、検査光の表層面への到達光量が抑制されて測定対象物の表層面に対応する正規の干渉ピークが少なくとも測定対象物の下層面に対応する正規の干渉ピークよりも小
さくなるようにした空間フィルタを用いることにより、表層面からの反射光量が抑制されるので、表層面からの反射光が空間フィルタの透明領域を透過する際に発生する透過回折光の光量も抑制され、下層面に対応する正規の干渉ピークに対する妨害成分とならないようにすることができる。これにより、回折光の影響を十分に抑制した状態で、測定対象物における層間のエアギャップ量などの測定および検査を精度良く行うことができるようになる。
【００４４】
また、上記請求項５に記載の光学検査装置において、前記空間フィルタは、検査光の表層面への到達光量が抑制されて測定対象物の表層面に対応する正規の干渉ピークが少なくとも測定対象物の下層面に対応する正規の干渉ピークよりも小さくなるように表層の開口部に対する透明領域の開口面積比率を設定したものである構成とすることができる（請求項６の発明）。
【００４５】
また、上記請求項４ないし６のいずれか１項に記載の光学検査装置において、前記検査光は、測定対象物の表層における単一の開口部だけを含む領域に照射されるものである構成とすることができる（請求項７の発明）。
【００４６】
また、上記請求項４ないし６のいずれか１項に記載の光学検査装置において、前記検査光は、測定対象物の表層における周期的に配設された複数の開口部を含む領域に照射されるものである構成とすることができる（請求項８の発明）。
【発明の効果】
【００４７】
本発明の光学検査装置によれば、検査対象物が多層構造で開口部パターンを有するものである為に開口部パターンにおいて回折光が発生する場合であっても、この回折光の影響を簡易的な手法で抑制し、検査精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本例の光学検査装置の構成例（その１）である。
【図２】本例の光学検査装置の測定原理を説明する為の図である。
【図３】本例の光学検査装置の構成例（その２）である。
【図４】空間フィルタの構成例（その１）である。
【図５】空間フィルタの構成例（その２）である。
【図６】（ａ）、（ｂ）は、測定対象の形状の一例（その１）を示す図である。
【図７】（ａ）、（ｂ）は、測定対象の形状の一例（その２）を示す図である。
【図８】本例の光学検査装置における空間フィルタの断面構造例を説明する為の図である。
【図９】本例の光学検査装置における干渉ピークパターン例（その１）を説明する為の図である。
【図１０】本例の光学検査装置における干渉ピークパターン例（その２）を説明する為の図である。
【図１１】従来の光学検査装置における干渉ピークパターン例（その１）を説明する為の図である。
【図１２】従来の光学検査装置における干渉ピークパターン例（その２）を説明する為の図である。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１に、本例の光学検査装置の構成例（その１）を示す。
図３に、本例の光学検査装置の構成例（その２）を示す。
【００５０】
図１、図３は、何れも、例えばマイケルソン型等の干渉光学系による光学検査装置である。
図２は、この様な干渉光学系の光学検査装置の測定原理を説明する為の図である。
【００５１】
＜本例の光学検査装置の構成例および測定原理＞
（光学検査装置の構成例1）
まず、図１に示す構成例（その１）について説明する。
【００５２】
図１に示す光学検査装置１は、光ビームを発生する光源１４、ビームスプリッタ２、参照鏡３、検出器８等を有する。更に、検査対象物である被検体５が取り付けられると共に空間フィルタ４が取り付けられたガイド９、このガイド９を図示の矢印方向（ｚ方向）に移動させる為の移動機構１５、この移動機構１５を駆動するステッピングモータ６を有する。更に、図示の各レンズ１０，１１，１２，１３を有する。尚、レンズ１０はコリメータレンズ、レンズ１２は対物レンズ、レンズ１１，１３は集光レンズ等である。また、尚、移動機構１５の具体的構成は特に示さない。ステッピングモータ６による回転駆動に応じて対象物（ここではガイド９）を図示の矢印方向に移動させるような構成は、一般的によく知られているものであり、特に説明しない。尚、図示の矢印方向に移動させることによって、ビームスプリッタ２と被検体５との距離が変わるものである。
【００５３】
尚、図１の構成において、光源１４及び検出器８以外の構成を、干渉光学系と呼ぶ場合もある。この定義では、光源１４からの光が干渉光学系に入り、干渉光学系から出力される光（干渉光）が検出器８に入力されることになる。上記の干渉光学系は、被検体５の位置を移動させることで被検体５の高さ情報を位相情報として含む干渉信号を発生する干渉光学系である。これは、図３の構成でも略同様であるが、図３の構成の干渉光学系では被検体５ではなく参照鏡３の位置を移動させることで上記の干渉信号を発生する干渉光学系である。
【００５４】
光源１４から出た光は、レンズ１０により平行光となってビームスプリッタ２に入射し、ビームスプリッタ２によって２方向に分けられる。すなわち、そのまま直進する方向（ｚ方向）と垂直方向（ｘ方向）に分けられる。垂直方向へ進む光は、レンズ１１を介して参照鏡３に入射して反射され、再びレンズ１１を介してビームスプリッタ２に戻る。
【００５５】
一方、そのまま直進する光は、レンズ１２及び空間フィルタ４を介して被検体５に入射して反射され、再び空間フィルタ４及びレンズ１２を介してビームスプリッタ２に戻る。その際、上記従来（課題）で説明したように回折光が生じる場合があるが、この回折光は空間フィルタ４によって遮断される。
【００５６】
空間フィルタ４を用いて回折光を遮断することで、被検体５の表面からの通常の反射光や散乱光のみを検出器８に入射させる。
但し、検出器８に入射するのは、干渉光である。すなわち、上記のようにビームスプリッタ２に戻る２つの光、すなわち参照鏡３からの反射光（以下、参照光と呼ぶ）と被検体５からの反射光（以下、物体光と呼ぶ）は、ビームスプリッタ２によって両方とも図示の検出器８の方向へと進み、レンズ１３、ピンホール７を介して検出器８に入射する。つまり、検出器８に入射する光は、上記物体光と上記参照光とが重ね合わされた光であり、干渉が生じる（よって、これを干渉光と呼ぶ）。
【００５７】
ここで、ビームスプリッタ２から参照鏡３までの距離Ｌ１と、ビームスプリッタ２から被検体５（その各反射面）までの距離Ｌ２とが、等しくなったときに（すなわち、光路差ゼロとなったとき）、上記２方向からの反射光が干渉によって強め合い、その結果、上記干渉光の光強度が大きくなる。その様子を図２に示す。
【００５８】
図２には、被検体５が図示の第１層から第４層まである構成である場合を例にして示している。尚、上記従来（課題）で説明した例えば図６に示す構成の被検体は、第１層と第２層から成る被検体であり、パックプレート表面が第１層、メンブレン表面が第２層に相当する。図６（ｂ）に示すバックプレート開口部を介してメンブレン表面からの反射光が得られる。これは、図２の例の第３層や第４層に関しても同様である。
【００５９】
図１の構成では上記参照鏡３までの距離Ｌ１は固定であり、上記被検体５までの距離Ｌ２は可変である。上記ステッピングモータ６によって駆動することで被検体５の位置を動かすことで、上記距離Ｌ２が変化することになる。ここで、ビームスプリッタ２から被検体５の第１層までの距離を距離Ｌ２−１、第２層までの距離を距離Ｌ２−２（以下、同様にＬ２−３，Ｌ２−４）と表記するものとすると、被検体５の位置を動かして「距離Ｌ１＝距離Ｌ２−１」となったときには（光路差ゼロとなったとき）、図２の図上下側に示すように上記干渉光の光強度が増大する。他の各層についても同様であり、「距離Ｌ１＝距離Ｌ２−２」、または「距離Ｌ１＝距離Ｌ２−３」あるいは「距離Ｌ１＝距離Ｌ２−４」になったときに、図２の図上下側に示すように上記干渉光の光強度が増大する(ピークが出現する)。
【００６０】
よって、被検体５の位置を動かしながら上記の各ピークを検出することで、各層の位置（相対的な位置等）を特定できる。
尚、上記本光学系によって得られる干渉光スペクトルは、以下の式(1)および式(2)のように表せる。式(2)を逆フーリエ変換すると、式(1)になる。式(2)のcos項中のzは被検体の高さ情報を含んでおり、被検体５の高さ情報を位相情報として含む干渉ビームと言うこともできる。各変位量x毎に被検体５の各境界面で反射／散乱されてくる物体光と参照光との干渉信号を走査することで、境界面の位置情報を特定化できる。
【００６１】
I(ν)＝S(ν)｜aSexp(i 2πν・2r) + aS exp[i 2πν・2(r + z )] ｜2      ・・・(1)
I(x)＝S(x) [ 1 + 2aScos( 4πxz)+ aS2 ]                             ・・・(2)
（但し、aS；振幅、ν；波数(波長)、S(x)、S(ν)；光学系によって定まる係数、r 、 z；点光源からの距離）
尚、上述した測定原理、及び上記式（１）、（２）は、従来より知られている上記マイケルソン型等の干渉光学系における一般的な技術事項であるので、ここではこれ以上詳細には説明しない。
【００６２】
本手法では、被検体５の各境界面（各層）で反射／散乱されてくる物体光と参照光との干渉信号（干渉光）を走査して各境界面の位置情報を特定化する検査装置において、空間フィルタを用いて回折光を遮断することで、各境界面の位置情報を精度良く特定化できる。
【００６３】
（本例の光学検査装置における光源）
更に、本手法では、光源１４として低コヒーレンス光源（特に広帯域低コヒーレンス光源）を用いることを提案する。本光学系は干渉を用いた計測法であるため、光源としては例えば、広帯域低コヒーレンス光源を用いることが望ましい。低コヒーレンス光源を用いていることで、上記参照光と物体光の２光波の干渉信号が、図２で示したように光路差ゼロの点をピークとしてその周辺のみに存在するものとなり（つまり、図示のコヒーレンス長が短くなり；光路差ゼロになる点で干渉光強度が最大となり、この点から少しでもズレると急激に干渉光強度が小さくなる）、各層の位置を特定化することが容易となるためである。また、広帯域な光ほど時間的コヒーレンス(干渉する長さ；図示のコヒーレンス長)が短くなり、その分だけ分解能が向上する。なお、上記の広帯域低コヒーレンス光源としては、例えば中心波長1450nm、スペクトル半値幅250nm等の仕様のスーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ）を用いることができるが、スーパールミネッセントダイオードに限定されるものではない。
【００６４】
（本例の光学検査装置におけるコリメータレンズ及び対物レンズ）
また、図１に示すように、広帯域低コヒーレンス光源としての光源１４から発生する光ビームを、コリメータレンズ１０で平行光とし、空間フィルタ４の前段に配置した対物レンズ１２により試料面（被検体５）に集光する構成では、コリメータレンズ１０及び対物レンズ１２の開口数（Ｎ．Ａ．）を調整または設定することで、回折パターンにおける分散（広がり）を抑えることが可能となる。
【００６５】
（光学検査装置の構成例２）
ここで、図３に示す光学検査装置の構成例（その２）についても説明しておく。図３の構成の各構成要素において、図１の構成の構成要素と略同様の構成要素については同一符号を付してあり、その説明は省略する。
【００６６】
図３の構成が図１の構成と異なる点は、図１では被検体５の位置を移動させていたのに対して、本構成では参照鏡３の位置を移動させる点であり、測定原理自体は図１と略同様、図２で説明した通りであり、図２の説明における「被検体５の位置の移動」を「参照鏡３の位置の移動」に置き換えて考えればよい。干渉光学系の測定原理は、基本的に、光路差ゼロの位置を検出するものであり、その為に光路差を調節する機構を備えるものであり、よって参照鏡３と被検体５のどちらを移動させるかは、本質的な違いではない。
【００６７】
以上説明したことから、図３の構成では、まず空間フィルタ４及び当該空間フィルタ４と被検体５とを取り付けるガイド９から成る構成自体は、図１と同じであるが、この構成の位置は固定的である（少なくとも図１に示す矢印の方向には移動させない。但し、図１に示す矢印の方向に対して垂直方向に移動させることは構わない）。一方、参照鏡３は、図１のように固定的ではなく、図示の移動機構２１及び当該移動機構２１を駆動するステッピングモータ２２とによって、図３に示す矢印方向（ｘ方向）に移動する。尚、図示の矢印方向に移動させることによって、ビームスプリッタ２と参照鏡３との距離Ｌ１が変わるものである。
【００６８】
尚、図１の構成の場合、ステッピングモータ６等により被検体５を動かすことで空間フィルタ４も一緒に動くので、被検体５と空間フィルタ４との相対位置関係は変わらない。例えば、後述する例では、被検体５と空間フィルタ４との距離（最短距離）は、被検体５を移動させても常に１（mm）のままである。
【００６９】
（本例の光学検査装置における空間フィルタ）
図４、図５に、上記空間フィルタ４の構成例（その１）、（その２）を示す。
尚、これらは一例であり、本手法の空間フィルタ４の構成（形状）は、基本的に、被検体５の形状（特にその開口パターンの形状）に応じた形状となる。すなわち、図４は被検体５が上記図６に示す形状である場合の空間フィルタ４の構成（形状）例である。同様に、図５は被検体５が上記図７に示す形状である場合の空間フィルタ４の構成（形状）例である。
【００７０】
まず、図４に示す空間フィルタ４の構成例（その１）について説明する。
まず、図６（ａ）、（ｂ）に示す例の被検体５は、図示のバックプレート開口部が、円形状となっている。このバックプレート開口部（円）は、（図６（ａ）では分かり難いが）図４に示すように、略等間隔で配置されている。これより、図４に示す空間フィルタ３０（４）は、遮断部３１（不透明領域）と透明部３２（透明領域）とからなり、透明部３２はバックプレート開口部の形状・位置に対応するような形状・位置となっている。図示の例では透明部３２は直径２０μmであり、各透明部３２の間隔（透明部の中心と中心との距離）は５０μmとなっているが、これは図６の構成のバックプレート開口部の直径、間隔にほぼ相当するものである。
【００７１】
尚、遮断部３１と透明部３２の材質については特に言及しないが、遮断部３１は低反射率の材質、もしくは、光を吸収する材質であり、透明部３２は光を通過させる材質（透明のガラス、プラスチック等）であればなんでも良い。
【００７２】
ここで、上記従来（課題）で説明したように、被検体５が上記図６、図７のように第１層に開口パターンがある場合、光源１４側から被検体５に向けて投射される検査光が上記開口パターンをもつ第１層の上面で反射する際、回折を生じる。図６の例では、第１層であるバックプレートにバックプレート開口部があり、検査光がバックプレートの上面で反射する際、回折光を生じる。
【００７３】
この回折光に関しては、一般的に一次光での回折角はθ=λ/Dであり、光源として例えばHe-Neレーザ等の赤色光波長(λ=633nm)を用いた場合、例えば開口径D=20μmとした場合、回折角θ≒1.8°である。これは、被検体面から１(mm)離れた位置では約31.4(μm)広がるものとなる。尚、ここでは、各バックプレート開口部の間隔は５０μmであるものとする。また、光源として広帯域低コヒーレンス光源のスーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ）（中心波長1450nm、スペクトル半値幅250nm）を用いた場合には、開口径D=20μmとした場合、中心波長1450nmで、回折角θ≒4.1°となり、これは、被検体面から１(mm)離れた位置では約71.9(μm)広がるものとなる。そして、被検体５の第１層（バックプレートなど）における開口部パターンが規則的な繰り返しパターンとなっている場合、このような開口部パターンからの回折光は、光源の波長、パターンの繰り返しピッチ寸法などに基づく指向性を有したものとなる。
【００７４】
図４の構成は、上述した一例に対応するものであり、この例に限らないが、図４の構成の空間フィルタ３０を、被検体５と空間フィルタ３０との距離が例えば１（ｍｍ）（あるいは１mmより多少短い例えば０．８mm程度）となるように、空間フィルタ３０をガイド９に取り付けることで、被検体５からの反射光から回折光が除去された物体光が、ビームスプリッタ２に入射することになり、これにより回折光の影響が除去された干渉信号が検出器８に入射することになる。よって、各境界面の位置情報を精度良く特定化できる。
【００７５】
上記のように、空間フィルタ４の構成は被検体５（その開口パターン）の形状に応じて決められ、空間フィルタ４と被検体５との相対的な位置関係（距離）は回折角等に応じて決められるものである。
【００７６】
図５に示す空間フィルタ４０（４）は、遮断部４１（不透明領域）と透明部４２（透明
領域）とからなる。尚、上記図４と同様、遮断部４１と透明部４２の材質については特に言及しない。上記の通り、空間フィルタ４０は、被検体５が図７に示す形状である場合に対応した形状であり、遮断部４１は櫛歯状電極の形状とほぼ同じであり、透明部４２は櫛歯状電極の間隙部の形状とほぼ同じであると考えてよい。
【００７７】
尚、図５は、空間フィルタ４の構成が、図４の構成に限らない（基本的に被検体５の形状に応じたものとなる）ことを示す為のものであり、これ以上は特に説明しないが、当然、図４で説明したものと同様に、回折角などを考慮して被検体面と空間フィルタ４の位置関係(距離)を設定する。
【００７８】
上記のように、被検体５の形状に応じた形状の空間フィルタ４を、光波長等に応じて求められる回折角を考慮してガイド９に取り付ける（被検体面と空間フィルタ４の位置関係(距離)を設定する）ことで、被検体５の形状が多層形状（例えば第１層と第２層がある）であり且つ上層（第１層）の開口パターンで上層（第１層）からの反射光に関して回折光が生じる場合でも、回折光を遮断することができるので、回折光の影響が含まれない干渉信号を光検出器８に入射することができる。
【００７９】
通常、半導体ウェハ表面に形成される開口部パターンは規則的な繰り返しが多く、複数の開口部が周期的に（規則的に繰り返して）配列された開口部パターンからの回折光は上述のように光源の波長、パターンの繰り返しピッチ寸法などに基づく指向性を有しているので、空間フィルタによる遮断は可能である。
【００８０】
尚、例えばガイド９には、特に図示／説明しないが、空間フィルタ４の位置を図１の図上矢印で示す方向に動かすことができる何らかの機構を設けていてもよく、この場合には空間フィルタ４をガイド９に取り付け後に、空間フィルタ４と被検体５との距離を任意に変更することができる。
【００８１】
次に、図６に示される構造の被検体５に対応して設けた空間フィルタ４の断面構造の例を図８に示す。図８において、空間フィルタ４の各透明部３２は開口径Ｒfを有するとともに、被検体５の上層（バックプレート）の各バックプレート開口部は開口径Ｒbを有しており、空間フィルタ４の各透明部３２は、各バックプレート開口部に対応する位置に形成されている。ここで、光源から照射された検査光のうち、被検体５の上層（バックプレート）の非開口部および下層（メンブレン）に到達する各検査光成分の光量は、空間フィルタ４の透明部３２の開口径Ｒfとバックプレート開口部の開口径Ｒbとの比率の設定によって調整することができる。なお、空間フィルタ４の断面構造は、図８に示されるような構造に限定されるものではない。
【００８２】
次に、被検体５に対して光源１４側に設けられる空間フィルタ４は、被検体５の上層（第１層）の開口部（例えばバックプレート開口部）の形状・位置に対応するような形状・位置に形成される透明部３２（透明領域）と、それ以外の遮断部３１（不透明領域）とからなるものである。そして、被検体５の上層（第１層）の開口部のパターンに規則的な繰り返しが有る場合には、これに対応して、空間フィルタ４の透明部３２および遮断部３１の配置パターンも規則的な繰り返しを有するものとなる。ここで、上述のように、空間フィルタ４の遮断部３１を低反射率の材質で形成しておくことにより、光源１４側から投射された検査光が空間フィルタ４の上面で反射する際に回折光が生じるとしても、その回折光の光量は小さいものとなり、干渉光学系における干渉信号への影響は小さく抑えることができる。したがって、空間フィルタ４の遮断部３１（不透明領域）は、少なくとも被検体５の上層（第１層）（例えばバックプレート）よりも反射率の小さい材料で形成しておくことが好ましく、その反射率は極力小さい方がよい。そして、この遮断部３１（不透明領域）としては、透明なガラス基板上に例えばクロム系薄膜、または、アルミニウム系薄
膜などを多層成膜して形成したものなどを用いることができるが、これに限定されるものではない。
【００８３】
また、さらに、空間フィルタ４と被検体５の上層（第１層）（例えばバックプレート）との間において多重反射した後で空間フィルタ４の透明部３２を通過して光源１４側に戻ってくるような反射光も存在すると考えられ、このような反射光は、その光路長と被検体５における各層間の距離寸法との関係によっては、特に下層（例えばメンブレン）の位置に対応する干渉信号のピークに影響する可能性が有るが、上記のように空間フィルタ４の遮断部３１（不透明領域）を反射率の小さい材料で形成しておけば、上記の多重反射自体を抑制して干渉信号への影響を抑えることができるので、好適である。
【００８４】
＜本例の光学検査装置における干渉ピークパターン例（その１）＞
次に、白色干渉計を用いた本発明の光学検査装置（３次元形状測定装置）を，図６のような周期的開口パターンを有する上層（表層）（バックプレート）と下層（メンブレン）とからなる２層構造の被検体５に適用した場合であって、検査光が被検体５の上層における単一の開口部だけを含む領域に照射される条件での干渉ピークパターン例（その１）を、図９により説明する。図９は、従来例の説明で用いた図１１と同様に、干渉光の光強度が増大する干渉ピークのパターンを模式的に示すものであり、図１１と対応する要素は、同一の符号を付して示しており、図１１と異なっている事項のみを説明する。
【００８５】
本例の光学検査装置においては、上層（バックプレート）からの０次反射光（０次反射回折光）の光軸を中心として拡がる反射回折光は空間フィルタ４によって十分に遮断されるが、上層（バックプレート）からの０次反射光（０次反射回折光）が空間フィルタ４の透明部３２を透過する際の０次透過光（０次透過回折光）の光軸を中心として拡がる透過回折光により、干渉ピークＰｂのうち光路長の長い側（図９における右側）の裾野が広がる。また、下層（メンブレン）からの反射光が上層（バックプレート）の開口部を透過してなる０次透過光（０次透過回折光）の光軸を中心として拡がる透過回折光は空間フィルタ４によって十分に遮断されるが、上記０次透過光（０次透過回折光）が空間フィルタ４の透明部３２を透過する際の０次透過光（０次透過回折光）の光軸を中心として拡がる透過回折光により、干渉ピークＰｍのうち光路長の長い側（図９における右側）の裾野も広がる。
【００８６】
そして、本例の光学検査装置では、空間フィルタ４を用いて光源側から上層（バックプレート）上面への到達光量を抑制し、被検体５の上層（バックプレート）の上面に対応する正規の干渉ピークＰｂが下層（メンブレン）上面に対応する正規の干渉ピークＰｍよりも十分に小さくなるようにする。
【００８７】
これによって、干渉ピークＰｂのうち光路長の長い側の裾野の大きさも干渉ピークＰｍの大きさに対して十分に小さくなることにより、検査光の波長および開口部の開口径寸法に応じた干渉ピークＰｂの裾野の広がりと層間寸法との関係によって干渉ピークＰｂの裾野が干渉ピークＰｍに重畳するような場合でも、干渉ピークの重畳による干渉ピークＰｍの形状の変形度は小さくなるので、干渉ピークＰｍのピーク検出位置のずれは小さくなり、これにより、下層（メンブレン）上面位置の測定精度の低下を抑制することができる。
【００８８】
なお、本発明では、被検体５の上層（バックプレート）上面に対応する正規の干渉ピークＰｂが下層（メンブレン）上面に対応する正規の干渉ピークＰｍよりも十分に小さくなるようにするため、空間フィルタ４における透明部３２の上層（バックプレート）開口部に対する開口径比率または開口面積比率を適正な比率値に設定することなどによって、光源側から上層（バックプレート）の上面への到達光量を抑制する。
【００８９】
また、空間フィルタ４としては、例えば、上層（バックプレート）上面（光源側の面）に対応する正規の干渉ピークＰｂが少なくとも下層（メンブレン）上面（光源側の面）に対応する正規の干渉ピークＰｍよりも小さくなるように（上層開口部に対する）開口径比率または開口面積比率を設定した空間フィルタ４を用いるようにしてもよい。
【００９０】
ただし、光源側から上層（バックプレート）上面への到達光量を抑制しすぎると、上層（バックプレート）からの０次反射光（０次反射回折光）の光量が小さくなり過ぎて、上層（バックプレート）上面に対応する正規の干渉ピークＰｂのピーク高さが低くなり過ぎ、測定精度が損なわれることになる。このため、上記の開口径比率または開口面積比率は、上層（バックプレート）上面に対応する正規の干渉ピークＰｂとして精度良く測定可能な最低限のピーク高さを確保できることも条件として設定するとよい。
【００９１】
また、図９においては、従来例の図１１とは異なり、上層（バックプレート）上面に対応する正規の干渉ピークＰｂよりも光路長の短い側の領域に、空間フィルタ４からの反射光による干渉ピークＰfが形成される。そして、空間フィルタ４からの０次反射光（０次反射回折光）の光軸を中心として広がる反射回折光により、干渉ピークＰｆのうち光路長の長い側（図９における右側）の裾野が広がる。
【００９２】
干渉ピークＰfは、空間フィルタ４の上面（光源側の面）に対応する正規の干渉ピークであるため、妨害成分になることはないが、検査光の波長および空間フィルタ４の透明部３２の開口径寸法に応じた干渉ピークＰｆの裾野の広がりと層間寸法との関係によっては、干渉ピークＰｆのうち光路長の長い側の裾野が干渉ピークＰｂに重畳する可能性が有る。
【００９３】
しかしながら、空間フィルタ４の遮断部３１（不透明領域）の材質が検査光波長での反射率の低い材質とされていることによって、干渉ピークＰfは、図示のようにピーク高さが極めて低く抑制されたものとなっており、干渉ピークＰｆのうち光路長の長い側（図９における右側）の裾野の大きさも干渉ピークＰｂに対して十分に小さいものとなっている。
【００９４】
このため、干渉ピークＰｆの裾野が重畳することによる干渉ピークＰｂの形状の変形度は十分に小さいので、干渉ピークＰｂのピーク検出位置のずれは十分に小さく抑えることができ、上面（バックプレート）上面位置の測定精度が損なわれることはない。
【００９５】
したがって、白色干渉計を用いた本発明の光学検査装置（３次元形状測定装置）では、検査光が被検体（測定対象物）５の上層（バックプレート）における単一の開口部だけを含む領域に照射される条件でも、回折光の影響を十分に抑制した状態で、被検体５における層間のエアギャップ量などの測定および検査を精度良く行うことができる。
【００９６】
＜本例の光学検査装置における干渉ピークパターン例（その２）＞
次に、白色干渉計を用いた本発明の光学検査装置（３次元形状測定装置）を，図６のような周期的開口パターンを有する上層（表層）（バックプレート）と下層（メンブレン）とからなる２層構造の被検体５に適用した場合であって、検査光が被検体５の上層における周期的に配設された複数の開口部を含む領域に照射される条件での干渉ピークパターン例（その２）を、図１０により説明する。図１０は、従来例の説明で用いた図１２と同様に、干渉光の光強度が増大する干渉ピークのパターンの概要を概念的に示すものであり、図１２と対応する要素は、同一の符号を付して示しており、図１２と異なっている事項のみを説明する。
【００９７】
図１０では、従来例の図１２とは異なり、上層（バックプレート）上面に対応する正規
の干渉ピークＰbよりも光路長の長い側の領域に、干渉ピーク「Ｐbrdf＋Ｐbftd」が形成されている。この干渉ピーク「Ｐbrdf＋Ｐbftd」は、上層（バックプレート）からの１次反射回折光が空間フィルタ４の透明部３２を透過した成分による干渉ピークＰbrdfと、上層（バックプレート）からの０次反射光（０次反射回折光）が空間フィルタ４の透明部３２を透過する際に発生する１次透過回折光による干渉ピークＰbftdとが重畳して形成されるものである。
【００９８】
ここで、回折光に対する空間フィルタ４の遮光機能により、上層（バックプレート）からの１次反射回折光が空間フィルタ４の透明部３２を透過する成分の光量は極めて小さく抑制されており、干渉ピークＰbrdfは、十分に低く抑制されたものとなっている。
【００９９】
一方、上層（バックプレート）からの０次反射光（０次反射回折光）が空間フィルタ４の透明部３２を透過する際に発生する１次透過回折光は、空間フィルタ４自体では遮断できないものである。なお、この１次透過回折光による干渉ピークＰbftdは、上層（バックプレート）よりも光源側に配置された空間フィルタ４で発生する回折光成分による干渉ピークであるため、干渉ピークＰbrdfよりも光路長の短い側に形成されるが、その光路長差は比較的小さいため、干渉ピークＰbrdfと重畳して図示のような干渉ピーク「Ｐbrdf＋Ｐbftd」を形成する場合が多いと考えられる。
【０１００】
このため、本発明では、干渉ピークＰbftdが、下層（メンブレン）上面に対応する正規の干渉ピークＰｍに対する妨害成分とならないようにするため、空間フィルタ４における透明部３２の上層（バックプレート）開口部に対する開口径比率または開口面積比率を適正な比率値に設定することなどによって、光源側から上層（バックプレート）上面への到達光量を抑制する。これにより、上層（バックプレート）からの０次反射光（０次反射回折光）の光量が抑制されるので、上層（バックプレート）からの０次反射光（０次反射回折光）が空間フィルタ４の透明部３２を透過する際に発生する１次透過回折光の光量も抑制され、干渉ピークＰbftdが低く抑制されたものとなり、干渉ピークＰbrdfと重畳して形成される干渉ピーク「Ｐbrdf＋Ｐbftd」も十分に小さく抑制されたものとなる。
【０１０１】
なお、上層（バックプレート）からの０次反射光（０次反射回折光）のうち、空間フィルタ４の透明部３２を透過する際に発生する１次透過回折光は、空間フィルタ４の透明部３２を透過する０次透過光（０次透過回折光）よりも光量が小さいため、上記１次透過回折光による干渉ピークＰbftdは、上記０次透過光（０次透過回折光）による干渉ピークＰbよりも小さい。この点に基づき、干渉ピークＰbftdが下層（メンブレン）上面に対応する正規の干渉ピークＰｍに対する妨害成分とならないように抑制するための空間フィルタ４の構成として、例えば、上層（バックプレート）上面（光源側の面）に対応する正規の干渉ピークＰｂが少なくとも下層（メンブレン）上面（光源側の面）に対応する正規の干渉ピークＰｍよりも小さくなるように（上層開口部に対する）開口径比率または開口面積比率を設定した空間フィルタ４を用いるようにしてもよい。
【０１０２】
ただし、光源側から上層（バックプレート）上面への到達光量を抑制しすぎると、上層（バックプレート）からの０次反射光（０次反射回折光）の光量が小さくなり過ぎて、上層（バックプレート）上面に対応する正規の干渉ピークＰｂのピーク高さが低くなり過ぎ、測定精度が損なわれることになる。このため、上記の開口径比率または開口面積比率は、上層（バックプレート）上面に対応する正規の干渉ピークＰｂとして精度良く測定可能な最低限のピーク高さを確保できることも条件として設定するとよい。
【０１０３】
このようにして、干渉ピーク「Ｐbrdf＋Ｐbftd」のピーク高さは、下層（メンブレン）上面に対応する正規の干渉ピークＰｍよりも十分に低く抑制されている。このため、図１０のように干渉ピーク「Ｐbrdf＋Ｐbftd」が干渉ピークＰmに近接して位置する場合でも
、ピーク高さの閾値を適切に設定することにより、干渉ピークＰmと干渉ピーク「Ｐbrdf＋Ｐbftd」とを確実に識別することができる。また、被検体４における層間のエアギャップ量によっては、干渉ピーク「Ｐbrdf＋Ｐbftd」が干渉ピークＰｍに重複することも有り得るが、このような場合でも、干渉ピーク「Ｐbrdf＋Ｐbftd」が十分に低く抑制されていることにより、干渉ピークＰmのピーク形状への影響は小さく、下層（メンブレン）上面に対応する正規の干渉ピークＰmのピーク位置ずれ量は小さく抑えることができ、被検体４における下層（メンブレン）上面の位置測定精度が大きく損なわれることはない。
【０１０４】
また、図１０においては、従来例の図１２とは異なり、上層（バックプレート）の上面に対応する正規の干渉ピークＰｂよりも光路長の短い側の領域に、空間フィルタ４からの０次反射光（０次反射回折光）による干渉ピークＰfと、空間フィルタ４からの１次反射回折光による干渉ピークＰfrdとが形成される。そして、干渉ピークＰfは、空間フィルタ４の上面（光源側の面）に対応する正規の干渉ピークであるため、妨害成分になることはないが、干渉ピークＰfrdは、干渉ピークＰfよりも光路長の長い側の領域に形成されるものであるため、上層（バックプレート）上面に対応する正規の干渉ピークＰｂとの位置関係によっては、上層（バックプレート）上面の位置測定精度に影響する可能性が考えられる。しかしながら、空間フィルタ４の遮断部３１（不透明領域）の材質が検査光波長での反射率の低い材質とされていることによって、干渉ピークＰf，Ｐfrdは、図示のようにピーク高さが極めて低く抑制されたものとなっている。このため、干渉ピークＰfrdも正規の干渉ピークＰｂに対する妨害成分になることはなく、上層（バックプレート）上面の位置測定精度が損なわれることはない。
【０１０５】
なお、図１０では、従来例の図１２とは異なり、下層（メンブレン）上面に対応する正規の干渉ピークＰｍよりも光路長の長い側の領域に、干渉ピーク「Ｐmtdf＋Ｐmftd」が形成されている。
【０１０６】
この干渉ピーク「Ｐmtdf＋Ｐmftd」は、下層（メンブレン）からの反射光のうち、上層（バックプレート）の開口部を透過する際に発生する１次透過回折光が空間フィルタ４の透明部３２を透過する成分による干渉ピークＰmtdfと、上層（バックプレート）の開口部を透過する際の０次透過光（０次透過回折光）が空間フィルタ４の透明部３２を透過する際に発生する１次透過回折光の成分による干渉ピークＰmftdとが重畳して形成されるものである。なお、この１次透過回折光による干渉ピークＰmftdは、上層（バックプレート）よりも光源側に配置された空間フィルタ４で発生する回折光成分による干渉ピークであるため、干渉ピークＰmtdfよりも光路長の短い側に形成されるが、その光路長差は比較的小さいため、干渉ピークＰmtdfと重畳して図示のような干渉ピーク「Ｐmtdf＋Ｐmftd」を形成する場合が多いと考えられる。
【０１０７】
そして、回折光に対する空間フィルタ４の遮光機能により、下層（メンブレン）からの反射光が上層（バックプレート）の開口部を透過する際に発生する１次透過回折光が空間フィルタ４の透明部３２を透過する成分の光量は極めて小さく抑制されており、干渉ピークＰmtdfは、十分に低く抑制されたものとなっている。
【０１０８】
一方、下層（メンブレン）からの反射光が上層（バックプレート）の開口部を透過する際の０次透過光（０次透過回折光）が空間フィルタ４の透明部３２を透過する際に発生する１次透過回折光は、空間フィルタ４自体では遮断できないものであるが、空間フィルタ４の透明部３２を透過する際の０次透過光（０次透過回折光）よりも光量が小さいため、上記１次透過回折光による干渉ピークＰmftdは、上記０次透過光（０次透過回折光）による干渉ピークＰｍよりも小さい。
【０１０９】
このため、干渉ピーク「Ｐmtdf＋Ｐmftd」は干渉ピークＰｍよりも小さく、干渉ピーク
Ｐmと「Ｐmtdf＋Ｐmftd」とのピーク高さの違いに合わせてピーク高さの閾値を適切に設定することにより、妨害成分である干渉ピーク「Ｐmtdf＋Ｐmftd」は検出しないで、目的成分である干渉ピークＰmだけを検出することができる。
【０１１０】
したがって、白色干渉計を用いた本発明の光学検査装置（３次元形状測定装置）では、検査光が被検体（測定対象物）５の上層（バックプレート）における周期的に配設された複数の開口部を含む領域に照射される条件でも、回折光の影響を十分に抑制した状態で、被検体５における層間のエアギャップ量などの測定および検査を精度良く行うことができる。
【０１１１】
以上、図９および図１０で説明したように、白色干渉計を用いた本発明の光学検査装置（３次元形状測定装置）では、被検体（測定対象物）５の上層（表層）（バックプレートなど）における開口パターンによって発生する回折光の影響を十分に抑制した状態で、被検体５における層間のエアギャップ量などの測定および検査を精度良く行うことができる。
【０１１２】
上記のように、本発明では、干渉光学系による光学検査装置において、特に、半導体デバイス製造に用いられるマスクパターンや半導体チップ上の回路パターン等の開口部パターンにおいて発生する回折光の影響を簡易的な手法で抑制し、検査精度を向上させることができる。
【符号の説明】
【０１１３】
１  光学検査装置
２  ビームスプリッタ
３  参照鏡
４  空間ファイル
５  被検体
６  ステッピングモータ
７  ピンホール
８  検出器
９  ガイド
１０，１１，１２，１３  レンズ
１４  光源
１５  移動機構
２１  移動機構
２２  ステッピングモータ
３０  空間フィルタ
３１  遮断部
３２  透明部
４０  空間フィルタ
４１  遮断部
４２  透明部
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【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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