(57)【要約】【課題】基板上に形成されたパターンの断面形状の非対称性を短時間で精度良く測定するパターン検査方法を提供すること。【解決手段】基板上のパターンに光照射して得られた反射光画像上で、パターン方向に垂直な線を軸として線対称にある２点の反射光強度の差分を算出することによって検査パターンの強度差分を算出し、検査パターンの反射光画像の中から検査パターンの強度差分が最大値を示す第１の位置を抽出し、測定パターンの強度差分を算出して強度差分の最大値を抽出するとともに、測定パターンの断面形状を第１の位置で測定した場合の非対称性と、測定パターンの強度差分の最大値と、を対応付けした検量線を作成し、製品パターンの強度差分を算出して強度差分の最大値を抽出するとともに、製品パターンの強度差分の最大値および対応情報に基づいて、製品パターンの断面形状の非対称性を測定する。【選択図】図１４
2011007626.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された周期的構造を有するパターンに、単一波長の光を前記パターンの位置に対して異なる入射角および異なる偏光角で照射して得られた反射光に対応する反射光画像上で、前記反射光画像の中心位置を通り且つ前記パターンの長手方向に垂直な線を軸とした場合に、前記反射光画像中で線対称にある２点の反射光強度の差分を反射光強度差分として算出する差分算出処理として、第１の基板上に形成された検査パターンの反射光強度差分を算出する第１の差分算出ステップと、
前記検査パターンの反射光画像の中から前記検査パターンの反射光強度差分が最大値を示す第１の位置を抽出する位置抽出ステップと、
前記差分算出処理として、第２の基板上に形成された測定パターンの反射光強度差分を算出する第２の差分算出ステップと、
前記測定パターンの反射光強度差分の最大値を抽出する第１の最大値抽出ステップと、
前記測定パターンの断面形状を前記第１の位置で測定した場合の非対称性と、前記測定パターンの反射光強度差分の最大値と、を対応付けした対応情報を作成する対応情報作成ステップと、
前記差分算出処理として、第３の基板上に形成された製品パターンの反射光強度差分を算出する第３の差分算出ステップと、
前記製品パターンの反射光強度差分の最大値を抽出する第２の最大値抽出ステップと、
前記製品パターンの反射光強度差分の最大値および前記対応情報に基づいて、前記製品パターンの断面形状の非対称性を算出する非対称性算出ステップと、
を含むことを特徴とするパターン検査方法。
【請求項２】
前記測定パターンの非対称性は、前記測定パターンの断面形状を前記第１の位置で実際に観察して得られた値であることを特徴とする請求項１に記載のパターン検査方法。
【請求項３】
前記測定パターンの非対称性は、側壁プロセスで形成される芯材の両側面に形成された側壁の幅寸法差である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方法。
【請求項４】
前記測定パターンの非対称性は、側壁プロセスで形成される芯材の両側面に形成された側壁の高さ方向の傾斜角度差である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方法。
【請求項５】
基板上に形成された周期的構造を有するパターンである、第１の基板上に形成された検査パターン、第２の基板上に形成された測定パターンおよび第３の基板上に形成された製品パターンに、単一波長の光を前記パターンの位置に対して異なる入射角および異なる偏光角で照射して得られたそれぞれの反射光に対応する各反射光画像上で、前記各反射光画像の中心位置を通り且つ前記パターンの長手方向に垂直な線を軸とした場合に、前記各反射光画像中で線対称にある２点の反射光強度の差分をそれぞれ反射光強度差分として算出する差分算出処理部と、
前記検査パターンの反射光画像の中から前記検査パターンの反射光強度差分が最大値を示す第１の位置を抽出する位置抽出部と、
前記測定パターンの反射光強度差分の最大値および前記製品パターンの反射光強度差分の最大値をそれぞれ抽出する最大値抽出部と、
前記測定パターンの断面形状を前記第１の位置で測定した場合の非対称性と、前記測定パターンの反射光強度差分の最大値と、を対応付けした対応情報を作成する対応情報作成部と、
前記製品パターンの反射光強度差分の最大値および前記対応情報に基づいて、前記製品パターンの断面形状の非対称性を算出する非対称性算出部と、
を備えることを特徴とするパターン検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パターン検査方法およびパターン検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路の高性能化は、回路パターンの微細化により達成されてきた。そして、回路パターンの微細化に伴い、回路パターンの計測に要求される精度は厳しさを増している。半導体プロセスでは、露光後のレジストパターンや側壁加工プロセスを実施した際に、芯材の両端側で側壁角や側壁幅が非対称な断面形状となる場合がある。この非対称な側壁膜を使用した場合、その後の工程で作られる下層膜における配線幅の違いや、設計寸法値のずれによるキャパシタンス容量の違いなどを発生させ、その結果、回路の電気特性に影響を及ぼす。そのため、断面形状の非対称性を定量化しておく必要がある。
【０００３】
例えば、マスク（上下層間）の合わせずれを検査する合わせずれ検査装置として、非対称な断面形状を持つマークの中心位置を補正して位置合わせを行う装置がある（特許文献１参照）。ところが、この従来の装置では、断面形状の非対称性そのものを定量化して計測することはできなかった。断面形状の非対称性を制御するためにはラインパターンを高精度で測定する必要があり、このための種々の寸法計測技術が開発されている。現在、電磁波の偏光解析を用いたスキャトロメトリ、光学顕微鏡による観察、レファレンス光との位相差を用いた白色干渉法（特許文献２）等の使用も検討されている。
【０００４】
断面が左右対称であるべきパターンにおいて、左右の側壁角、側壁寸法が異なっている場合、スキャトロメトリを用いた計測では下層膜の影響による計算精度の低下、困難なライブラリ作成などの問題が生じる。しかも、一方向からの光の入射のためパターン形状の非対称性を測定するには、ウエハーを１８０°回転させ、２方向から光の入射が必要となる。そのため、スループットが通常の計測と比べて２倍以上になるという問題がある。
【０００５】
また、光学顕微鏡を用いて対象性を計測する場合、波長２５０ｎｍ、Ｎ．Ａ．＝０．９、ｋｌファクタ０．６の光学顕微鏡の解像度は１６６．７ｎｍであるので、現行の回路パターン（パターン寸法１６０ｎｍ以下のパターン）の形状観察には解像度が不十分である。
【０００６】
また、白色干渉法を用いて表面を観察する場合、ライブラリが必要になるとともに、光学素子の移動が必要となるので測定精度が低下しスループットが長くなるという問題がある。
【０００７】
そこで、光学顕微鏡の結像面でなくフーリエ面に測定対象物からの反射光を検出する検出器を置いて反射光を測定し、検出器の各受光部での強度分布から反射光画像を求め、ラインの幅を測定する方法がある。しかしながら、この反射光画像には下層膜、断面形状のＣＤ、ラフネス、高さ、側壁角、側壁幅の効果が含まれており、断面形状の側壁角や側壁幅の非対称性のみを計測することが困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−２２４０５７号公報
【特許文献２】ＵＳ２００６/０１５８６５９Ａ１公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、基板上に形成されたパターンの断面形状の非対称性を短時間で精度良く測定するパターン検査方法およびパターン検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願発明の一態様によれば、基板上に形成された周期的構造を有するパターンに、単一波長の光を前記パターンの位置に対して異なる入射角および異なる偏光角で照射して得られた反射光に対応する反射光画像上で、前記反射光画像の中心位置を通り且つ前記パターンの長手方向に垂直な線を軸とした場合に、前記反射光画像中で線対称にある２点の反射光強度の差分を反射光強度差分として算出する差分算出処理として、第１の基板上に形成された検査パターンの反射光強度差分を算出する第１の差分算出ステップと、前記検査パターンの反射光画像の中から前記検査パターンの反射光強度差分が最大値を示す第１の位置を抽出する位置抽出ステップと、前記差分算出処理として、第２の基板上に形成された測定パターンの反射光強度差分を算出する第２の差分算出ステップと、前記測定パターンの反射光強度差分の最大値を抽出する第１の最大値抽出ステップと、前記測定パターンの断面形状を前記第１の位置で測定した場合の非対称性と、前記測定パターンの反射光強度差分の最大値と、を対応付けした対応情報を作成する対応情報作成ステップと、前記差分算出処理として、第３の基板上に形成された製品パターンの反射光強度差分を算出する第３の差分算出ステップと、前記製品パターンの反射光強度差分の最大値を抽出する第２の最大値抽出ステップと、前記製品パターンの反射光強度差分の最大値および前記対応情報に基づいて、前記製品パターンの断面形状の非対称性を算出する非対称性算出ステップと、を含むことを特徴とするパターン検査方法が提供される。
【００１１】
また、本願発明の一態様によれば、基板上に形成された周期的構造を有するパターンである、第１の基板上に形成された検査パターン、第２の基板上に形成された測定パターンおよび第３の基板上に形成された製品パターンに、単一波長の光を前記パターンの位置に対して異なる入射角および異なる偏光角で照射して得られたそれぞれの反射光に対応する各反射光画像上で、前記各反射光画像の中心位置を通り且つ前記パターンの長手方向に垂直な線を軸とした場合に、前記各反射光画像中で線対称にある２点の反射光強度の差分をそれぞれ反射光強度差分として算出する差分算出処理部と、前記検査パターンの反射光画像の中から前記検査パターンの反射光強度差分が最大値を示す第１の位置を抽出する位置抽出部と、前記測定パターンの反射光強度差分の最大値および前記製品パターンの反射光強度差分の最大値をそれぞれ抽出する最大値抽出部と、前記測定パターンの断面形状を前記第１の位置で測定した場合の非対称性と、前記測定パターンの反射光強度差分の最大値と、を対応付けした対応情報を作成する対応情報作成部と、前記製品パターンの反射光強度差分の最大値および前記対応情報に基づいて、前記製品パターンの断面形状の非対称性を算出する非対称性算出部と、を備えることを特徴とするパターン検査装置が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、基板上に形成されたパターンの断面形状の非対称性を短時間で精度良く測定することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、実施の形態に係るパターン検査システムの概略構成を示す図である。
【図２】図２は、受光部の構成例を示す図である。
【図３】図３は、測定パターンの断面形状を示す図である。
【図４】図４は、測定パターンのライン幅と反射光強度との関係を示す図である。
【図５】図５は、測定パターンのラフネスと反射光強度との関係を示す図である。
【図６】図６は、パターン検査装置の構成を示すブロック図である。
【図７】図７は、反射光画像の一例を示す図である。
【図８】図８は、光強度差分マップを示す図である。
【図９】図９は、光強度差分マップ上に設定される動径方向の設定軸を説明するための図である。
【図１０】図１０は、設定軸上の各位置での光強度差分を示す図である。
【図１１】図１１は、各設定軸が分割線となす角度と、光強度差分最大値との対応関係を示す図である。
【図１２】図１２は、寸法差情報の一例を図である。
【図１３】図１３は、角度差情報の一例を示す図である。
【図１４】図１４は、パターン検査装置の動作手順を示すフローチャートである。
【図１５】図１５は、側壁角が左右で異なる製品パターンの一例を示す図である。
【図１６】図１６は、パターン検査装置のハードウェア構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に添付図面を参照して、本発明の実施の形態に係るパターン検査方法およびパターン検査装置を詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。
【００１５】
（実施の形態）
図１は、実施の形態に係るパターン検査システムの概略構成を示す図である。パターン検査システム（基板計測システム）１００は、基板上に形成された回路パターンの断面形状（非対称性）を検査するシステムであり、光学系１０とパターン検査装置（断面形状測定装置）２０を有している。本実施の形態のパターン検査システム１００は、回路パターンの反射光画像を取得し、この反射光画像を用いてパターン形状の断面形状の非対称性を計測する。反射光画像には、下層膜の影響、ラインの幅、パターンのラフネス、側壁角と側壁幅の非対称性、パターンの高さなどの効果（要因）が含まれているので、これらの要因の中から側壁幅の非対称性に関する情報を抽出して非対称性を定量化しておく必要がある。本実施の形態では、反射光画像に所定の画像処理を施すことで、パターン形状の非対称性を計測する。
【００１６】
パターン検査システム１００は、回路パターンとして、後述のＩｍａｘ位置検証用パターン（検査パターン）６Ａ、後述の検量線作成用パターン（測定パターン）６Ｂ、後述の製品パターン６Ｃの反射光画像を取得し、これらの反射光画像を用いて製品パターン６Ｃの断面形状の非対称性を測定する。
【００１７】
Ｉｍａｘ位置検証用パターン６Ａは、反射光強度に強い特徴を有している位置（非対称性の強い位置）を調べるためのパターンである。検量線作成用パターン６Ｂは、非対称性の強い位置での実際の非対称性（芯材を挟んで一方の側壁と他方の側壁との寸法差や角度差）と、この非対称性に対応する反射光強度の特性とを対応付けるためのパターンである。製品パターン６Ｃは、非対称性の測定対象となる製品のパターンである。本実施の形態では、Ｉｍａｘ位置検証用パターン６Ａを用いて反射光強度に強い特徴を有している位置を算出する。そして、検量線作成用パターン６Ｂの反射光強度と、検量線作成用パターン６Ｂの反射光強度に強い特徴を有している位置で実際に測定した非対称性と、を用いて非対称性と反射光強度とを対応付けた検量線（対応情報）を作成しておく。そして、製品パターン６Ｃの反射光強度と、検量線を用いて製品パターン６Ｃの非対称性を測定する。なお、以下の説明では、Ｉｍａｘ位置検証用パターン６Ａ、検量線作成用パターン６Ｂ、製品パターン６Ｃを回路パターン６という場合がある。
【００１８】
Ｉｍａｘ位置検証用パターン６Ａは、後述の特徴位置検出用基板３３（第１の基板）Ｐ上に形成され、検量線作成用パターン６Ｂは、後述の検量線作成用基板３３（第２の基板）Ｑ上に形成され、製品パターン６Ｃは、後述の製品基板３３（第３の基板）Ｒ上に形成される。なお、以下の説明では、特徴位置検出用基板３３Ｐ、検量線作成用基板３３Ｑ、製品基板３３Ｒを基板３３という場合がある。なお、本実施の形態ではＩｍａｘ位置検証用パターン６Ａと検量線作成用パターン６Ｂとを区別して説明するが、Ｉｍａｘ位置検証用パターン６Ａと検量線作成用パターン６Ｂとは区別する必要はなく同一のパターンであってもよい。換言すると、Ｉｍａｘ位置検証用パターン６Ａを検量線作成用パターン６Ｂに流用してもよい。
【００１９】
光学系１０は、回路パターンに白色光などの単一波長を有した光を照射してその反射光を検出する装置である。光学系１０は、ランプ１、レンズ２、ハーフミラー３、偏光板４、レンズ５、レンズ７、検出器８を備えて構成されている。
【００２０】
ランプ１は、たとえば白色光を発する光源であり、発光した光をレンズ２に送る。レンズ２は、ランプ１からの光を平行光にしてハーフミラー３に送る。ハーフミラー３は、レンズ２からの光を反射させて偏光板４に送る。また、ハーフミラー３は、レンズ５からの光を透過させてレンズ７に送る。
【００２１】
偏光板４は、ハーフミラー３からの光のうち所定方向の偏光のみを透過させてレンズ５に送る機能を有している。偏光板４は、例えば有機フィルムやプリズムなどを用いて構成されている。
【００２２】
レンズ５は、偏光板４からの光を所定の角度に絞り、落射照明によってウエハーなどの基板３３上の回路パターン６に光を照射する。回路パターン６は、半導体基板計測工程で形成されるパターンである。回路パターン６は、ライン＆スペースが繰り返し形成されたパターンであり、例えば１００組以上の多数のライン＆スペースによって構成されている。偏光板４からの光は、レンズ５を通る位置によって、入射角と偏光角が異なる。換言すると、回路パターン６の位置毎に異なる入射角および異なる偏光角で光が照射される。回路パターン６に照射された光は、測定対象である回路パターン６によって反射され、これにより反射光が生じる。
【００２３】
回路パターン６での反射光は、レンズ５、偏光板４、ハーフミラー３をそれぞれ透過してレンズ７に送られる。レンズ７は、ハーフミラー３を透過してきた光を拡大して検出器８に送るレンズである。レンズ７を通過した光は、結像面４２を通過し、フーリエ面４１上に固定されている検出器８に送られる。フーリエ面４１での反射光画像の点は、入射光の入射角および偏光角の光の反射光強度に対応するので光学系１０の結像面４２でなくフーリエ面４１に検出器８が配置されている。なお、フーリエ面４１の位置によっては、レンズ７を通過した光が縮小されて検出器８に送られるか、またはレンズ７に入射してきた光と等倍の光が検出器８に送られる。
【００２４】
検出器８は、レンズ７から送られてくる光の光強度（反射光強度）を検出する二次元検出器であり受光部９を備えている。受光部９は、反射光強度を検出して、検出した反射光強度に対応する信号（信号強度分布）を生成する受光素子を有している。検出器８は、受光部９が生成した信号をパターン検査装置２０に送る。
【００２５】
パターン検査装置２０は、検出器８から送られてくる信号を用いて、回路パターン６の断面形状の非対称性を算出するコンピュータなどの装置である。本実施の形態のパターン検査装置２０は、予めＩｍａｘ位置検証用パターン６Ａや検量線作成用パターン６Ｂに光照射した場合の反射光強度を用いて、反射光強度に関する情報と非対称性に関する情報とを対応付けた検量線（後述の寸法差情報１０３、角度差情報１０４）を算出しておく。パターン検査装置２０は、製品パターン６Ｃに光照射した場合の反射光強度と、算出しておいた検量線とを用いて、製品パターン６Ｃの非対称性を算出する。
【００２６】
図２は、受光部の構成例を示す図である。受光部９は、反射光強度を検出する複数の受光素子９１がマトリックス状に二次元配列されて構成されている。受光部９を構成する各受光素子９１は、それぞれ回路パターン６の位置毎に異なる入射角、異なる偏光角で照射された光の反射光強度を計測する。なお、図２では受光部９の構成を模式的に示しており、受光素子９１の数や配列は、実際には後述の図７に示す画像領域の数や配列に対応している。
【００２７】
ここで、回路パターン６の断面パターン形状について説明する。図３は、測定パターンの断面形状を示す図である。回路パターン６は、側壁プロセスで形成される芯材３１と側壁３２Ａとで構成され、基板３３上に形成されている。回路パターン６は、芯材３１と、この芯材３１の両側の側面に形成された側壁３２Ａと、で構成される所定幅を有したラインパターンが所定のスペース間隔をあけて配置されている。このように、回路パターン６は、周期構造を有している。
【００２８】
芯材３１の側面に形成される側壁３２Ａは、左側側面と右側側面とで側壁幅や側壁角度（高さ方向の傾斜角度）が異なる。換言すると、側壁３２Ａの幅は芯材３１の左右で異なる。側壁幅は、例えば側壁の高さ方向の中間位置での幅（寸法）であり、側壁角度は、側壁３２Ａの下端から上端へ延びる側壁面と基板３３の表面がなす角度である。本実施の形態では、パターン検査システム１００は、製品パターン６Ｃの周期構造（断面形状）の非対称性（非対称性成分）を定量的に計測する。なお、本実施の形態では回路パターン６が側壁プロセスで形成される芯材３１と側壁３２Ａとで構成されている場合について説明するが、回路パターン６は何れのパターンであってもよい。
【００２９】
ラインが周期的に並んでいるパターンの場合、ラインに平行な向きと垂直の向きで屈折率が異なる。これは、一般的に構造複屈折とよばれる。構造複屈折を有したパターンに前記落射照明で光を照射すると、レンズ５の円周方向の光通過位置によって、回路パターン６にあたる光の偏光方向が異なる。
【００３０】
回路パターン６のライン幅、回路パターン６のラフネス、回路パターン６の高さが異なると、ｓ、ｐの偏光成分の反射率が変わるので、観測される反射光画像（反射光強度を用いて生成される画像）が変化する。ライン幅は、回路パターン６を上面側から見た場合のラインパターンの短手方向の寸法であり、ラフネスは、回路パターン６を上面側から見た場合のラインのうねりである。
【００３１】
ここで、回路パターン６のライン幅と反射光強度との関係、回路パターン６のラフネスと反射光強度との関係について説明する。図４は、測定パターンのライン幅と反射光強度との関係を示す図であり、図５は、測定パターンのラフネスと反射光強度との関係を示す図である。
【００３２】
図４では、横軸が回路パターン６のライン幅（芯材３１と両側の側壁３２Ａを合わせた寸法）を示し、縦軸が反射光強度を示している。図５では、横軸が回路パターン６のラフネスを示し、縦軸が反射光強度を示している。ライン幅が変化した場合、直線的に反射光強度（光量）が変化し、ラフネスが変わる場合は二次関数的に反射光強度が変化する。回路パターン６上での光の反射は、偏光成分によって異なる。図１に示した光学系１０のような偏光板４とレンズ５を用いた落射照明では、−６４°から＋６４°の範囲の入射角、種々の偏光角を持った光の反射率を一度に測定できる。
【００３３】
側壁３２Ａの非対称性を計測するには、回路パターン６に光が十分に透過する必要があるので、本実施の形態では、回路パターン６のパターン方向に対して垂直な偏光の光をレンズ５で照射する。このため、回路パターン６のパターン方向（パターンの長手方向）に対して垂直な偏光が回路パターン６に照射されるよう光学系１０内に偏光板４を配置しておく。
【００３４】
このときの回路パターン６への入射光は、レンズ５の透過位置によって、入射角、偏光角が異なる。そして、回路パターン６からの反射光の強度は入射角と偏光角により異なる。回路パターン６に入射した光は、回路パターン６によって反射され、検出器８の受光部９（各受光素子９１）によって強度が測定される。
【００３５】
つぎに、パターン検査装置２０の構成について説明する。図６は、パターン検査装置の構成を示すブロック図である。パターン検査装置２０は、入力部２１、ｒ‐Ｉ情報算出部（差分算出処理部）２２、θ‐Ｉｍａｘ情報算出部（最大値抽出部、位置抽出部）２３、検量線作成部（対応情報作成部）２４、非対称性算出部２５、出力部２６を有している。
【００３６】
入力部２１は、外部から送られてくる種々の情報を入力する。入力部２１へは、非対称性の測定条件に関する情報（測定条件情報）、反射光強度に対応する信号、後述の寸法差情報１０３や角度差情報１０４を作成するための側壁幅や側壁角度などが入力される。入力部２１は、測定条件情報をｒ‐Ｉ情報算出部２２に送る。また、入力部２１は、側壁幅や側壁角度を検量線作成部２４に送る。また、入力部２１は、回路パターン６の反射光強度に対応する信号をｒ‐Ｉ情報算出部２２に送る。
【００３７】
ｒ‐Ｉ情報算出部２２は、回路パターン６の反射光強度に対応する信号（検出器８からの信号強度）を用いて、各受光素子９１の位置と、この位置での反射光強度とを対応付けた反射光画像を作成する。
【００３８】
図７は、反射光画像の一例を示す図である。反射光画像７１は、マトリックス状に並べられた画像領域上に生成される画像であり、受光部９で受光した信号を用いて生成される。反射光画像７１を構成する各画像領域での画像は、それぞれ受光部９の受光素子９１での受光信号に対応している。
【００３９】
ｒ‐Ｉ情報算出部２２は、Ｉｍａｘ位置検証用パターン６Ａの反射光画像７１をパターン方向（Ｉｍａｘ位置検証用パターン６Ａの長手方向）と垂直な方向に延びる分割線Ｌ１によって反射光画像７１を２分割する。具体的には、ｒ‐Ｉ情報算出部２２は、反射光画像７１の中心位置Ｃ１を通る分割線Ｌ１によって、反射光画像７１内のＩｍａｘ位置検証用パターン６Ａをパターン方向と垂直な方向で２分割する。また、ｒ‐Ｉ情報算出部２２は、反射光画像７１中で分割線Ｌ１に対して線対称な点（画像領域）を割り出すとともに、分割線Ｌ１を介して線対称な位置にある画像領域間での反射光強度の差分（以下、光強度差分Ｉという）を算出する。換言すると、反射光画像７１上で、反射光画像７１の中心位置Ｃ１を通り且つパターンの長手方向に垂直な分割線Ｌ１を軸として、反射光画像７１中で線対称にある２点の反射光強度の差分を反射光強度差分として算出する。また、ｒ‐Ｉ情報算出部２２は、光強度差分Ｉの反射光画像７１内での分布に関する情報（後述の光強度差分マップ５０）を生成する。
【００４０】
図８は、光強度差分マップを示す図である。光強度差分マップ５０は、光強度差分Ｉの反射光画像７１内での分布を示している。光強度差分マップ５０は、反射光画像７１を分割線Ｌ１で折り返すことによって重なった画像領域同士の光強度差分Ｉを、重なった画像領域の位置に対応付けて示している。光強度差分マップ５０の分割線Ｌ２は、反射光画像７１の分割線Ｌ１に対応し、光強度差分マップ５０の中心位置Ｃ２は、反射光画像７１の中心位置Ｃ１に対応している。
【００４１】
図８に示す光強度差分マップ５０では、光強度差分Ｉが最も大きな領域５５、光強度差分Ｉが２番目に大きな領域５４、光強度差分Ｉが３番目に大きな領域５３、光強度差分Ｉが４番目に大きな領域５２、光強度差分Ｉが０である領域５１のように、種々の光強度差分Ｉを有した領域が分布している。
【００４２】
また、ｒ‐Ｉ情報算出部２２は、光強度差分マップ５０に対し、中心位置Ｃ２から動径方向（半径方向）に複数の設定軸Ａ１〜Ａｎ（ｎは自然数）を設定する。図９は、図８に示した光強度差分マップ上に設定される動径方向の設定軸を説明するための図である。各設定軸Ａ１〜Ａｎは、分割線Ｌ２を中心位置Ｃ２で分割して形成した軸（分割線Ｌ２の左半分）を動径軸Ｒに設定し、この動径軸Ｒを、中心位置Ｃ２を中心に回転させることによって設定される。ｒ‐Ｉ情報算出部２２は、動径軸Ｒを所定の角度Δθずつ回転させることによって各設定軸Ａ１〜Ａｎの位置を設定する。ｒ‐Ｉ情報算出部２２は、例えば入力部２１から送られてくる測定条件情報に基づいて、動径軸Ｒを回転させる角度Δθを設定する。ｒ‐Ｉ情報算出部２２は、分割線Ｌ２と動径軸Ｒがなす角度を各設定軸Ａ１〜Ａｎの位置を示す角度θに設定する。
【００４３】
また、ｒ‐Ｉ情報算出部２２は、非対称性に高感度な方向を割り出すために、設定軸の角度ごとに動径方向に対する光強度差分Ｉのグラフを作成する。具体的には、ｒ‐Ｉ情報算出部２２は、各設定軸Ａ１〜Ａｎ上での光強度差分Ｉと、各設定軸Ａ１〜Ａｎ上の動径方向の位置ｒ（中心位置Ｃ２からの座標）との対応関係を、設定軸Ａ１〜Ａｎ毎（θ毎）に後述のｒ‐Ｉ情報１０１として算出する。
【００４４】
図１０は、設定軸上の各位置での光強度差分を示す図である。図１０に示す対応関係がｒ‐Ｉ情報（ｒ‐Ｉグラフ）１０１であり、所定の設定軸上での動径方向の位置ｒと、各位置ｒでの光強度差分Ｉとが対応付けされている。図１０に示す光強度差分Ｉが、Ｉｍａｘ位置検証用パターン６Ａのライン幅の非対称性（左側の側壁３２Ａと右側の側壁３２Ａの寸法差であるΔＣＤ）に対応している。
【００４５】
θ‐Ｉｍａｘ情報算出部２３は、設定軸Ａ１〜Ａｎに対応する各ｒ‐Ｉ情報１０１から、光強度差分Ｉの最大値（光強度差分最大値Ｉｍａｘ）をそれぞれ抽出する。θ‐Ｉｍａｘ情報算出部２３は、各設定軸Ａ１〜Ａｎが分割線Ｌ２となす角度θと、光強度差分最大値Ｉｍａｘとの対応関係をθ‐Ｉｍａｘ情報（θ‐Ｉｍａｘグラフ）１０２として算出する。
【００４６】
図１１は、各設定軸が分割線となす角度と、光強度差分最大値との対応関係を示す図である。図１１に示す対応関係がθ‐Ｉｍａｘ情報１０２であり、各設定軸Ａ１〜Ａｎが分割線Ｌ２となす角度θと、光強度差分最大値Ｉｍａｘとが対応付けされている。
【００４７】
θ‐Ｉｍａｘ情報算出部２３は、θ‐Ｉｍａｘ情報１０２内から最大の値を示す光強度差分最大値Ｉｍａｘを抽出する。さらに、θ‐Ｉｍａｘ情報算出部２３は、抽出した光強度差分最大値Ｉｍａｘに対応する角度θを有した設定軸を、設定軸Ａ１〜Ａｎから抽出する。さらに、θ‐Ｉｍａｘ情報算出部２３は、抽出した角度θを有した設定軸のｒ‐Ｉ情報１０１をｒ‐Ｉ情報算出部２２から抽出する。そして、θ‐Ｉｍａｘ情報算出部２３は、抽出したｒ‐Ｉ情報１０１から光強度差分最大値Ｉｍａｘに対応する動径方向の位置ｒを抽出する。
【００４８】
検量線作成部２４は、光強度差分最大値Ｉｍａｘと側壁幅の非対称性（ΔＣＤ）との対応関係を示す寸法差情報１０３や、光強度差分最大値Ｉｍａｘと側壁角度の非対称性（ΔＣＤ）との対応関係を示す角度差情報１０４を検量線として作成する。
【００４９】
寸法差情報１０３や角度差情報１０４は、θ‐Ｉｍａｘ情報１０２やｒ‐Ｉ情報１０１を参照し、検量線作成用の基板上に形成した実パターン（検量線作成用パターン６Ｂ）の断面をＳＥＭ（Scanning  Electron  Microscope）などで実際に測定して作成される情報である。
【００５０】
図１２は、寸法差情報の一例を図であり、図１３は、角度差情報の一例を示す図である。寸法差情報１０３は、横軸が左側の側壁３２Ａと右側の側壁３２Ａと間の側壁寸法差であるΔＣＤを示し、縦軸が光強度差分最大値Ｉｍａｘを示している。角度差情報１０４は、横軸が左側の側壁３２Ａと右側の側壁３２Ａと間の側壁角度差である角度差を示し、縦軸が光強度差分最大値Ｉｍａｘを示している。
【００５１】
寸法差情報１０３や角度差情報１０４を作成するために、種々の基板（検量線作成用基板３３Ｑ）（図示せず）上に種々の側壁を有した検量線作成用パターン６Ｂを形成しておく。このとき、各検量線作成用基板３３Ｑ上に形成する芯材は、例えば図３に示した芯材３１と同一の寸法（一定値）としておく。そして、第１の検量線作成用基板３３Ｑには第１の側壁を有した検量線作成用パターン６Ｂを形成し、第２の検量線作成用基板３３Ｑには第２の側壁を有した検量線作成用パターン６Ｂを形成し、第ｍ（ｍは自然数）の検量線作成用基板３３Ｑには第ｍの側壁を有した検量線作成用パターン６Ｂを形成しておく。換言すると、検量線作成用基板３３Ｑ毎に所定の側壁を有した検量線作成用パターン６Ｂを形成しておく。各検量線作成用基板３３Ｑに形成しておく検量線作成用パターン６Ｂは、プロセス変動などによって形成され得る形状を有したパターンである。各検量線作成用基板３３Ｑ上に形成する側壁は、エッチング時間やガス流量を調整することによって、側壁幅や側壁角度が調整されている。なお、側壁がレジストパターンである場合は、フォーカス、ドーズを調整することによって側壁幅や側壁角度を調整した検量線作成用パターン６Ｂを検量線作成用基板３３Ｑ上に形成する。
【００５２】
出力部２６は、θ‐Ｉｍａｘ情報算出部２３が抽出した角度θ（設定軸Ａ１〜Ａｎの何れか）と動径方向の位置ｒを出力する。また、出力部２６は、非対称性算出部２５が算出した算出結果を出力する。出力部２６が出力する算出結果は、製品パターン６Ｃに形成された側壁の断面形状の左右対称性に関する情報（ΔＣＤや角度差）である。
【００５３】
各検量線作成用基板３３Ｑ上に形成した検量線作成用パターン６Ｂの断面を測定する際には、各検量線作成用基板３３Ｑの光強度差分最大値Ｉｍａｘを、例えばＩｍａｘ位置検証用パターン６Ａと同様の方法によって測定する。さらに、各検量線作成用基板３３Ｑ上のパターン断面（側壁のパターン形状）を測定する。各検量線作成用基板３３Ｑ上のパターン断面を測定する際には、出力部２６が出力した角度θと動径方向の位置ｒを用いて、検量線作成用パターン６Ｂ（実パターン）の断面形状をＳＥＭなどで測定する。具体的には、種々の検量線作成用基板３３Ｑ上に形成しておいた検量線作成用パターン６Ｂのうち、出力部２６が出力した角度θ方向であって、位置ｒの位置にある検量線作成用パターン６Ｂの断面形状をＳＥＭで測定する。このとき、検量線作成用パターン６Ｂの側壁幅と側壁角度が、検量線作成用基板３３Ｑ毎に測定される。
【００５４】
測定された各検量線作成用基板３３Ｑの側壁幅や側壁角度は、入力部２１に入力され、入力部２１を介して検量線作成部２４に送られる。検量線作成部２４は、光強度差分Ｉと側壁３２Ａの側壁幅の非対称性（ΔＣＤ）との対応関係を示す寸法差情報１０３や、光強度差分Ｉと側壁３２Ａの側壁角度の非対称性（ΔＣＤ）との対応関係を示す角度差情報１０４を作成する。具体的には、検量線作成部２４は、測定された各検量線作成用基板３３Ｑの側壁幅を、各検量線作成用基板３３Ｑの光強度差分最大値Ｉｍａｘと対応付けして寸法差情報１０３を作成する。また、検量線作成部２４は、測定された各検量線作成用基板３３Ｑの側壁角度を、各検量線作成用基板３３Ｑの光強度差分最大値Ｉｍａｘと対応付けして角度差情報１０４を作成する。
【００５５】
非対称性算出部２５は、検量線作成部２４が算出した寸法差情報１０３、角度差情報１０４と、製品基板上に形成された製品パターン６Ｃの光強度差分最大値Ｉｍａｘを用いて、製品パターン６Ｃを構成する側壁の断面形状（非対称性）を算出する。
【００５６】
つぎに、パターン検査装置２０の動作手順について説明する。図１４は、パターン検査装置の動作手順を示すフローチャートである。入力部２１へは、予め測定条件情報として、動径軸Ｒを回転させる角度Δθ、Ｉｍａｘ位置検証用パターン６Ａの反射光強度に対応する信号、寸法差情報１０３や角度差情報１０４を作成するための側壁幅や側壁角度などを入力しておく。
【００５７】
ｒ‐Ｉ情報算出部２２は、Ｉｍａｘ位置検証用パターン６Ａの反射光強度に対応する信号を用いて、図７に示したような反射光画像７１を作成する。そして、反射光画像７１を用いて光強度差分Ｉを算出し、図８に示したような光強度差分マップ５０を生成する。さらに、ｒ‐Ｉ情報算出部２２は、例えば動径軸Ｒを中心位置Ｃ２を中心として、光強度差分マップ５０内で９０°回転させる。
【００５８】
まず、ｒ‐Ｉ情報算出部２２は、測定条件情報として指定された角度Δθを、動径軸Ｒを回転させていく角度に設定するとともに、Ｎloop＝９０／Δθに決定する（ステップＳ１０）。ここでのＮloopは、動径軸Ｒを光強度差分マップ５０内で回転させる回数（ｎ）である。ｒ‐Ｉ情報算出部２２は、ｎ＝０を開始位置として、動径軸Ｒを分割線Ｌ２の位置からΔθずつ回転させていく。ｒ‐Ｉ情報算出部２２は、動径軸ＲをΔθだけ回転するたびにｎ＝ｎ＋１にし、設定軸の設定位置として角度θ（θ＝ｎ×Δθ）を設定する（ステップＳ２０，Ｓ３０）。
【００５９】
ｒ‐Ｉ情報算出部２２は、ｎ＞Ｎloopとなるまで、動径軸ＲをΔθずつ回転させていく。そして、ｒ‐Ｉ情報算出部２２は、各回転位置での動径軸Ｒを設定軸Ａ１、設定軸Ａ２のように順番に設定していく。具体的には、ｒ‐Ｉ情報算出部２２は、ｎ≦Ｎloopであれば（ステップＳ４０、Ｙｅｓ）、光強度差分マップ５０の角度θ方向に対して図１０に示したようなｒ‐Ｉ情報１０１を算出する（ステップＳ５０）。そして、ｒ‐Ｉ情報算出部２２は、算出したｒ‐Ｉ情報１０１を角度θに対応付けて記憶しておく（ステップＳ６０）。
【００６０】
ｒ‐Ｉ情報算出部２２は、ｎ＞Ｎloopとなるまで、動径軸ＲをΔθずつ回転させて、各角度θでのｒ‐Ｉ情報１０１を算出する処理を繰り返す。これにより、各設定軸Ａ１〜Ａｎでのｒ‐Ｉ情報１０１が算出されることとなる。
【００６１】
動径軸ＲをΔθずつ回転させていくことにより、ｎ＞Ｎloopとなると（ステップＳ４０、Ｎｏ）、θ‐Ｉｍａｘ情報算出部２３は、各設定軸Ａ１〜Ａｎに対して算出されたｒ‐Ｉ情報１０１を用いて、図１１に示したようなθ‐Ｉｍａｘ情報１０２を作成する（ステップＳ７０）。そして、θ‐Ｉｍａｘ情報算出部２３は、θ‐Ｉｍａｘ情報１０２を用いて、光強度差分マップ５０内で側壁形状の非対称性が大きな位置（ΔＣＤの感度が大きな位置）として、角度θを決定する（ステップＳ８０）。側壁形状の非対称性が大きい位置は、反射光強度に強い特徴を有している位置であり、光強度差分最大値Ｉｍａｘが大きな位置である。
【００６２】
具体的には、θ‐Ｉｍａｘ情報算出部２３は、θ‐Ｉｍａｘ情報１０２内から最大の値を示す光強度差分最大値Ｉｍａｘを抽出し、抽出した光強度差分最大値Ｉｍａｘに対応する角度θを有した設定軸を、設定軸Ａ１〜Ａｎから抽出する。さらに、θ‐Ｉｍａｘ情報算出部２３は、抽出した角度θを有した軸のｒ‐Ｉ情報１０１をｒ‐Ｉ情報算出部２２から抽出し、抽出したｒ‐Ｉ情報１０１から光強度差分最大値Ｉｍａｘに対応する動径方向の位置ｒを抽出する。θ‐Ｉｍａｘ情報算出部２３が算出した角度θと動径方向の位置ｒは、出力部２６から外部出力（例えば画面表示）される。
【００６３】
この後、検量線作成部２４は、検量線作成用の検量線作成用基板３３Ｑ（検量線作成用パターン６Ｂ）で測定した側壁断面のΔＣＤとこの側壁の測定位置での光強度差分最大値Ｉｍａｘとの相関関係を示す寸法差情報１０３と角度差情報１０４を作成する。換言すると、検量線作成部２４は、検量線作成用パターン６Ｂを用いて取得した側壁断面のΔＣＤと光強度差分最大値Ｉｍａｘとの相関をとり、検量線としての寸法差情報１０３と角度差情報１０４を作成する（ステップＳ９０）。
【００６４】
具体的には、出力部２６が出力した角度θと動径方向の位置ｒを用いて、種々の検量線作成用基板３３Ｑ上に形成しておいた検量線作成用パターン６Ｂの断面形状をＳＥＭなどで測定する。このとき、出力部２６が出力した角度θ方向であって、位置ｒの位置にある検量線作成用パターン６Ｂの断面形状がＳＥＭで測定される。パターンの側壁幅（ΔＣＤ）と側壁角度（角度差）は、検量線作成用基板３３Ｑ毎に測定される。
【００６５】
また、パターン検査システム１００は、Ｉｍａｘ位置検証用パターン６Ａと同様の方法によって検量線作成用パターン６Ｂの光強度差分最大値Ｉｍａｘを、検量線作成用基板３３Ｑ毎に算出する。具体的には、検量線作成用パターン６Ｂがパターン検査システム１００にセットされ、検量線作成用パターン６Ｂの反射光強度が測定される。パターン検査装置２０のｒ‐Ｉ情報算出部２２は、検量線作成用パターン６Ｂの反射光画像７１を生成するとともに、検量線作成用パターン６Ｂの光強度差分Ｉを算出し、検量線作成用パターン６Ｂの光強度差分マップ５０を算出する。そして、ｒ‐Ｉ情報算出部２２は、検量線作成用パターン６Ｂのｒ‐Ｉ情報１０１を算出する。θ‐Ｉｍａｘ情報算出部２３は、検量線作成用パターン６Ｂのｒ‐Ｉ情報１０１を用いてθ‐Ｉｍａｘ情報１０２を算出し、検量線作成用パターン６Ｂの光強度差分最大値Ｉｍａｘを抽出する。
【００６６】
測定された各検量線作成用基板３３Ｑの側壁幅や側壁角度は、入力部２１を介して検量線作成部２４に送られる。検量線作成部２４は、ｒ‐Ｉ情報算出部２２が算出した検量線作成用パターン６Ｂの光強度差分最大値Ｉｍａｘと、検量線作成用パターン６ＢのΔＣＤ幅を用いて寸法差情報１０３を作成する。また、検量線作成部２４は、ｒ‐Ｉ情報算出部２２が算出した検量線作成用パターン６Ｂの光強度差分最大値Ｉｍａｘと、検量線作成用パターン６Ｂの角度差を用いて角度差情報１０４を作成する。
【００６７】
この後、製品パターン６Ｃの断面形状の非対称性が測定される（ステップＳ１００）。製品パターン６Ｃの断面形状を測定する際には、各製品パターン６Ｃの光強度差分最大値Ｉｍａｘを、例えばＩｍａｘ位置検証用パターン６Ａと同様の方法によって測定する。具体的には、製品パターン６Ｃがパターン検査システム１００にセットされ、製品パターン６Ｃの反射光強度が測定される。パターン検査装置２０のｒ‐Ｉ情報算出部２２は、製品パターン６Ｃの反射光画像７１を生成するとともに、製品パターン６Ｃの光強度差分Ｉを算出し、製品パターン６Ｃの光強度差分マップ５０を算出する。そして、ｒ‐Ｉ情報算出部２２は、製品パターン６Ｃのｒ‐Ｉ情報１０１を算出する。
【００６８】
θ‐Ｉｍａｘ情報算出部２３は、製品パターン６Ｃのｒ‐Ｉ情報１０１を用いてθ‐Ｉｍａｘ情報１０２を算出し、製品パターン６Ｃの光強度差分最大値Ｉｍａｘを抽出する。そして、非対称性算出部２５は、検量線作成部２４が算出した寸法差情報１０３、角度差情報１０４と、θ‐Ｉｍａｘ情報算出部２３が算出した製品パターン６Ｃの光強度差分最大値Ｉｍａｘを用いて、製品パターン６Ｃを構成する側壁の断面形状（非対称性）を算出する。具体的には、非対称性算出部２５は、製品パターン６Ｃの光強度差分最大値Ｉｍａｘに対応するΔＣＤを寸法差情報１０３から抽出し、製品パターン６Ｃの光強度差分最大値Ｉｍａｘに対応する角度差を角度差情報１０４から抽出する。換言すると、非対称性算出部２５は、寸法差情報１０３や角度差情報１０４などの検量線に基づいて、周期構造を有した断面形状の非対称性を定量的に測定する。
【００６９】
このように、複数の入射角、偏光角を持つ光を周期構造に一括照射し、非対称性を反映した反射光画像に所定の処理を施すことで、既存の技術では困難であった側壁の非対称性を高精度、高スループットで測定することが可能となる。また、この方法を用いることにより、図１５に示すような側壁角が左右で異なるライン形状の計測も可能となる。
【００７０】
図１５は、側壁角が左右で異なる製品パターンの一例を示す図である。図１５では、製品基板上に形成された製品パターン６Ｃの断面形状を示している。製品パターン６Ｃは、半導体基板製造工程でウエハーなどの製品基板３３Ｒ上に形成されたパターンであり、側壁プロセスで形成される芯材３４と側壁３２Ｂとで構成されている。製品パターン６Ｃは、芯材３４と、この芯材３４の両側の側面に形成された側壁３２Ｂと、で構成される所定幅を有したラインパターンが所定のスペース間隔をあけて配置されている。本実施の形態では、寸法差情報１０３、角度差情報１０４を用いて非対称性を測定するので、側壁角が左右で異なる製品パターン６Ｃの断面形状（非対称性）も測定することが可能となる。
【００７１】
つぎに、パターン検査装置２０のハードウェア構成について説明する。図１６は、パターン検査装置のハードウェア構成を示す図である。パターン検査装置２０は、光強度差分最大値Ｉｍａｘの算出、検量線の作成、製品パターン６Ｃの断面形状の測定を行うコンピュータなどの装置であり、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）９１、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）９２、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）９３、表示部９４、入力部９５を有している。パターン検査装置２０では、これらのＣＰＵ９１、ＲＯＭ９２、ＲＡＭ９３、表示部９４、入力部９５がバスラインを介して接続されている。
【００７２】
ＣＰＵ９１は、光強度差分最大値Ｉｍａｘの算出を行うコンピュータプログラムであるＩｍａｘ算出プログラム９７Ａを用いて光強度差分最大値Ｉｍａｘを算出する。また、ＣＰＵ９１は、検量線の作成を行うコンピュータプログラムである検量線作成プログラム９７Ｂを用いて検量線を作成する。また、ＣＰＵ９１は、回路パターン６の断面形状の測定を行うコンピュータプログラムである製品測定プログラム９７Ｃを用いて製品パターン６Ｃの断面形状を測定する。
【００７３】
表示部９４は、液晶モニタなどの表示装置であり、ＣＰＵ９１からの指示に基づいて、反射光画像、光強度差分マップ５０、ｒ‐Ｉ情報１０１、θ‐Ｉｍａｘ情報１０２、寸法差情報１０３、角度差情報１０４、非対称性の測定結果などを表示する。入力部９５は、マウスやキーボードを備えて構成され、使用者から外部入力される指示情報（光強度差分最大値Ｉｍａｘの算出、検量線の作成、製品パターン６Ｃの断面形状の測定に必要なパラメータ等）を入力する。入力部９５へ入力された指示情報は、ＣＰＵ９１へ送られる。
【００７４】
Ｉｍａｘ算出プログラム９７Ａ、検量線作成プログラム９７Ｂ、製品測定プログラム９７Ｃは、ＲＯＭ９２内に格納されており、バスラインを介してＲＡＭ９３へロードされる。ＣＰＵ９１はＲＡＭ９３内にロードされたＩｍａｘ算出プログラム９７Ａ、検量線作成プログラム９７Ｂ、製品測定プログラム９７Ｃを実行する。具体的には、パターン検査装置２０では、使用者による入力部９５からの指示入力に従って、ＣＰＵ９１がＲＯＭ９２内からＩｍａｘ算出プログラム９７Ａ、検量線作成プログラム９７Ｂ、製品測定プログラム９７Ｃを読み出してＲＡＭ９３内のプログラム格納領域に展開して各種処理を実行する。ＣＰＵ９１は、この各種処理に際して生じる各種データをＲＡＭ９３内に形成されるデータ格納領域に一時的に記憶させておく。
【００７５】
パターン検査装置２０は、非対称性の測定結果に基づいて、製品パターン６Ｃの合否判定を行ってもよい。この場合、パターン検査装置２０は、測定した非対称性（ΔＣＤや角度差）が所定の範囲内であれば、非対称性を合格と判断し、測定した非対称性が所定の範囲内でなければ、非対称性を不合格と判断する。この後、非対称性が合格と判断された製品パターン６Ｃは次工程の処理が行われる。製品基板３３Ｒは、種々の工程で製品パターン６Ｃの非対称性が測定され、非対称性が合格と判断された製品パターン６Ｃは次工程の処理が行われる。これにより、製品基板３３Ｒ上に製品パターン６Ｃが積層され半導体デバイスなどの半導体装置（半導体集積回路）が製造される。
【００７６】
なお、本実施の形態では、ｒ‐Ｉ情報１０１やθ‐Ｉｍａｘ情報１０２を作成してから光強度差分最大値Ｉｍａｘを算出する場合について説明したが、ｒ‐Ｉ情報算出部２２やθ‐Ｉｍａｘ情報算出部２３は、ｒ‐Ｉ情報１０１やθ‐Ｉｍａｘ情報１０２を作成することなく光強度差分最大値Ｉｍａｘを算出してもよい。この場合、ｒ‐Ｉ情報算出部２２は、光強度差分マップ５０を作成する。そして、θ‐Ｉｍａｘ情報算出部２３は、光強度差分マップ５０の中から光強度差分最大値Ｉｍａｘと、光強度差分最大値Ｉｍａｘを示すパターン位置（中心位置Ｃ１からの座標）を抽出する。検量線作成用基板３３Ｑの断面形状を測定する際には、θ‐Ｉｍａｘ情報算出部２３が抽出したパターン位置に形成されているパターンの断面形状を測定する。
【００７７】
また、本実施の形態では、回路パターン６のパターン方向に対して垂直な偏光が回路パターン６に照射されるよう偏光板４を配置する場合について説明したが、回路パターン６のパターン方向に対して平行な偏光が回路パターン６に照射されるよう偏光板４を配置してもよい。
【００７８】
また、製品基板３３Ｒ上に形成するパターンの断面形状は、製品基板３３Ｒ上で面内ばらつきを有する場合がある。したがって、光強度差分最大値Ｉｍａｘの算出、検量線の作成、製品パターン６Ｃの断面形状の測定を、特徴位置検出用基板３３Ｐ、検量線作成用基板３３Ｑ、製品基板３３Ｒ上の位置毎に行ってもよい。具体的には、光強度差分最大値Ｉｍａｘの算出に用いるＩｍａｘ位置検証用パターン６Ａの特徴位置検出用基板３３Ｐ上での位置と、検量線を作成する際に断面形状が測定される検量線作成用基板３３Ｑ上での位置と、製品パターン６Ｃの断面形状を測定する製品基板３３Ｒ上での位置と、をそれぞれ同じ位置としておく。光強度差分最大値Ｉｍａｘの算出、検量線の作成、製品パターン６Ｃの断面形状の測定を、それぞれ特徴位置検出用基板３３Ｐ、検量線作成用基板３３Ｑ、製品基板３３Ｒ上の種々の位置（基板面内の中心部や外周部など）で行うことによって、製品基板３３Ｒ上の位置毎に断面形状を測定する。
【００７９】
また、本実施の形態では、測定条件情報に基づいて、動径軸Ｒを回転させていく角度Δθを決定したが、反射光画像７１（光強度差分マップ５０）のメッシュサイズに基づいて、角度Δθを決定してもよい。この場合、例えば、光強度差分マップ５０の最外周に並べられている各メッシュ（画像領域）境界に１つずつの設定軸を設定することができるよう、角度Δθを決定する。
【００８０】
また、本実施の形態では、パターン検査システム１００が、光強度差分最大値Ｉｍａｘの算出、検量線の作成、製品パターン６Ｃの断面測定を行ったが、光強度差分最大値Ｉｍａｘの算出、検量線の作成、製品パターン６Ｃの断面測定を別々の装置で行ってもよい。
【００８１】
この場合、光強度差分最大値Ｉｍａｘを算出する装置は、ｒ‐Ｉ情報算出部２２、θ‐Ｉｍａｘ情報算出部２３を含んで構成される。光強度差分最大値Ｉｍａｘを算出する装置は、Ｉｍａｘ位置検証用パターン６Ａ、検量線作成用パターン６Ｂ、製品パターン６Ｃの光強度差分最大値Ｉｍａｘを算出する。また、検量線を作成する装置は、検量線作成部２４を含んで構成される。検量線を作成する装置は、光強度差分最大値Ｉｍａｘを算出する装置が算出した検量線作成用パターン６Ｂの光強度差分最大値Ｉｍａｘを用いて検量線を作成する。また、製品パターン６Ｃの断面測定を行う装置は、非対称性算出部２５を含んで構成される。製品パターン６Ｃの断面測定を行う装置は、検量線を作成する装置が作成した検量線と、光強度差分最大値Ｉｍａｘを算出する装置が算出した製品パターン６Ｃの光強度差分最大値Ｉｍａｘを用いて、製品パターン６Ｃの断面測定を行う。
【００８２】
なお、本実施の形態では、Δθとして０°〜９０°を設定した場合について説明したが、Δθとして０°〜１８０°など他の範囲を設定してもよい。また、Δθは一定値に限らず、動径軸Ｒの回転毎に種々の値を設定してもよい。
【００８３】
このように実施の形態によれば、Ｉｍａｘ位置検証用パターン６Ａを用いて光強度差分最大値Ｉｍａｘとその位置を算出し、光強度差分最大値Ｉｍａｘとその位置を用いて製品パターン６Ｃの断面をＳＥＭなどで実際に測定しているので、寸法差情報１０３や角度差情報１０４などの検量線を容易に作成することが可能となる。また、検量線と、製品パターン６Ｃの光強度差分最大値Ｉｍａｘを用いて製品パターン６Ｃの断面形状（非対称性）を測定するので、基板上に形成されたパターンの断面形状の非対称性を短時間で精度良く測定することが可能になる。したがって、基板上に形成されたパターンの良品検査の精度が向上し、製造歩留を向上させることが可能になる。
【符号の説明】
【００８４】
６  回路パターン、６Ａ  Ｉｍａｘ位置検証用パターン、６Ｂ  検量線作成用パターン、６Ｃ  製品パターン、１０  光学系、２０  パターン検査装置、２２  ｒ‐Ｉ情報算出部、２３  θ‐Ｉｍａｘ情報算出部、２４  検量線作成部、２５  非対称性算出部、３１，３４  芯材、３２Ａ，３２Ｂ  側壁、５０  光強度差分マップ、７１  反射光画像、１００  パターン検査システム、１０１  ｒ‐Ｉ情報、１０２  θ‐Ｉｍａｘ情報、１０３  寸法差情報、１０４  角度差情報。
【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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【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１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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