(57)【要約】【目的】反射率分布の影響による誤差や回折光の影響による誤差を低減させることを目的とする。【構成】本発明の一態様の高さ検出装置１００は、照明光１０４を通過させる長方形の第１の開口部が形成された照明スリット２１０と、照明スリット２１０を通過した照明光を対象物１０１面に照明し、対象物１０１面からの反射光を結像する光学系２００〜２２２と、結像点の前後に設置され、長方形の短手方向が照明スリット像の短手方向より短く、長手方向が前記照明スリット像の長手方向より長くなるように第２の開口部が形成された検出スリット２３０，２４０と、検出スリット２３０，２４０を通過した反射光の光量をそれぞれ検出する光量センサ２５２，２５４と、光量センサ２５２，２５４の出力に基づいて対象物１０１面の高さを演算する演算回路２６０と、を備えたことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明光を通過させる長方形の第１の開口部が形成された照明スリットと、
前記照明スリットを通過した照明光を対象物面に照明し、前記対象物面からの反射光を結像する光学系と、
結像点の前後に設置され、長方形の短手方向が照明スリット像の短手方向より短く、長手方向が前記照明スリット像の長手方向より長くなるように第２の開口部が形成された第１と第２の検出スリットと、
前記第１と第２の検出スリットを通過した前記反射光の光量をそれぞれ検出する第１と第２の光量センサと、
前記第１と第２の光量センサの出力に基づいて前記対象物面の高さを演算する演算部と、
を備えたことを特徴とする高さ検出装置。
【請求項２】
前記光学系は、
照明光を前記対象物面側に導く偏光ビームスプリッタと、
前記偏光ビームスプリッタに対し前記対象物面側に配置された１／４波長板と、
を有することを特徴とする請求項１記載の高さ検出装置。
【請求項３】
前記照明スリットは、複数の前記第１の開口部を互いに角度が異なる向きに組み合わせた形状に形成され、
前記第１と第２の検出スリットは、複数の前記第２の開口部を互いに角度が異なる向きに組み合わせた形状に形成されたことを特徴とする請求項１記載の高さ検出装置。
【請求項４】
前記照明スリットは、２つの前記第１の開口部を長手方向が直交するように組み合わせた形状に形成され、
前記第１と第２の検出スリットは、２つの前記第２の開口部を長手方向が直交するように組み合わせた形状に形成されたことを特徴とする請求項３記載の高さ検出装置。
【請求項５】
前記照明スリットは、４つの前記第１の開口部を互いに４５度ずつずらして組み合わせた形状に形成され、
前記第１と第２の検出スリットは、４つの前記第２の開口部を互いに４５度ずつずらして組み合わせた形状に形成されたことを特徴とする請求項３記載の高さ検出装置。
【請求項６】
前記照明スリットと前記第１と第２の検出スリットは、同期して前記第１と第２の開口部の向きを切り替えることを特徴とする請求項１記載の高さ検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高さ検出装置に係り、例えば、半導体製造に用いる試料となる物体のパターン欠陥を検査するパタン検査装置のオートフォーカス技術に関し、半導体素子や液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）を製作する際に使用するリソグラフィ用マスクの欠陥を検査するためのパターン検査装置のオートフォーカス技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、対象物の表面に光を照射して、その反射光から対象物面の高さを測定するには、以下のような手法が用いられていた。光源からの光を集光して対象物にビームスポットを形成する。そして、この反射光を結像し、結像点の手前で光束を分離して一方は結像点の手前に光束を制限するための円形ピンホールを設置し、他方は結像点の後に光束を制限するための円形ピンホールを設置する。そして、それぞれの円形ピンホールを透過した光量を別個のセンサで検出し、この光量の比率から対象物の高さを検出するといった手法である（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
しかしながら、この手法には、次のような問題点があった。まず第１に、ケーラー照明系のような点光源を形成しづらい光学系では光量が足りなくなってしまうといった問題があった。
【０００４】
第２に、対象物から得られる像が対象物の異なる反射率分布の境界を跨ぐような像の場合、対象物の反射率分布によって誤差が発生しやすいといった問題があった。これは、結像点の前後に設置された円形ピンホールの光学的位置が完全に一致していればよいが、設置する際に位置がずれてしまうと一方の円形ピンホールには多くの光が入り、他方の円形ピンホールには相対的に少ない光しか入らない場合がある。このような場合、正確な光量検出ができていないので検出された対象物の高さ位置に誤差が生じてしまう。しかしながら、２つの円形ピンホールの光学的位置を完全に一致させることは困難である。このように円形ピンホールを用いると反射率分布の影響を受けてしまうといった問題があった。
【０００５】
第３に、対象物のパターンに起因する回折光が発生した場合、回折光の影響によって誤差が発生しやすいといった問題があった。これも、結像点の前後に設置された円形ピンホールの光学的位置が完全に一致していればよいが、設置する際に位置がずれてしまうと一方の円形ピンホールには多くの回折光が入り、他方の円形ピンホールには相対的に少ない回折光しか入らない場合がある。このような場合、正確な光量検出ができていないので検出された対象物の高さ位置に誤差が生じてしまう。しかしながら、上述したように２つの円形ピンホールの光学的位置を完全に一致させることは困難である。このように円形ピンホールを用いると対象物の周期パターンによって発生した回折光の影響を受けてしまうといった問題があった。
【特許文献１】公開平５−２９７２６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は、上述した問題点を克服し、反射率分布の影響による誤差や回折光の影響による誤差を低減させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様の高さ検出装置は、
照明光を通過させる長方形の第１の開口部が形成された照明スリットと、
前記照明スリットを通過した照明光を対象物面に照明し、前記対象物面からの反射光を結像する光学系と、
結像点の前後に設置され、長方形の短手方向が照明スリット像の短手方向より短く、長手方向が前記照明スリット像の長手方向より長くなるように第２の開口部が形成された第１と第２の検出スリットと、
前記第１と第２の検出スリットを通過した前記反射光の光量をそれぞれ検出する第１と第２の光量センサと、
前記第１と第２の光量センサの出力に基づいて前記対象物面の高さを演算する演算部と、
を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一態様によれば、反射率分布の影響による誤差や回折光の影響による誤差を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１における高さ検出装置の構成を示す概念図である。
図１において、高さ検出装置１００は、照明光学系２００、偏光ビームスプリッタ２１４、１／４波長板（λ／４板）２１６、対物レンズ２１８、結像レンズ２２０、ビームスプリッタ２２２、照明スリット２１０、前側検出スリット２３０、後側検出スリット２４０、前側光量センサ２５２、後側光量センサ２５４、及び演算回路２６０を備えている。照明光学系２００は、光源２０１、ビームエキスパンダ２０２、分割レンズ２０４、回転位相板２０６、コリメータレンズ２０８、及び照明レンズ２１２を有している。高さ検出装置１００では、照明光学系２００、偏光ビームスプリッタ２１４、波長（λ）／４板２１６、対物レンズ２１８、結像レンズ２２０、及びビームスプリッタ２２２を用いて光学系を構成する。この光学系は、照明スリット２１０を通過した照明光１０４を対象物１０１面に照明し、対象物１０１面からの反射光を結像する。以下、詳細について説明する。
【００１０】
光源２０１から発せられた光１０２をビームエキスパンダ２０２で拡大し、分割レンズ２０４で面光源を生成する。その後、回転位相板２０６を通すことによって空間コヒーレンシーが低減される。その後、コリメータレンズ２０８によって面光源のフーリエ面を生成し、このフーリエ面の位置に照明スリット２１０を設置する。照明スリット２１０を通過した光１０２は、照明レンズ２１２及び対物レンズ２１８によって対象物１０１面上に結像される。照明光学系２００は、光源２０１から発した光１０２を対物レンズ２１８と組み合わせて対象物１０１面に均一に照明する。照明スリット２１０と対象物１０１面とが共役関係になるようにレンズ系を配置する。照明スリット２１０を通過した照明光１０４は、偏光ビームスプリッタ２１４によって対象物１０１面側に導かれる。すなわち、偏光ビームスプリッタ２１４は、照明光１０４を光路内に導入する。また、偏光ビームスプリッタ２１４に対し対象物１０１面側には、λ／４板２１６が配置される。偏光ビームスプリッタ２１４とλ／４板２１６によって、対象物１０１面に入射する光を円偏光とする。このように構成することで、対象物１０１から反射した光１０４を損失無く結像系に導くことができる。ここでは、対物レンズ２１８直前に偏光ビームスプリッタ２１４とλ／４板２１６を配置しているが、偏光ビームスプリッタ２１４の配置位置はここに限らず、照明スリット２１０以降で配置できるところがあれば、どこであっても構わない。
【００１１】
対象物１０１に照明光１０４を照明した対物レンズ２１８は、対象物１０１からの反射光を集光する。そして、対象物１０１面で反射された光１０４は対物レンズ２１８、λ／４板２１６、及び偏光ビームスプリッタ２１４を経た後、結像レンズ２２０によって結像される。このようにして、結像レンズ２２０は、対物レンズ２１８と組み合わせて対象物１０１の像を形成する。結像レンズ２２０後には、ビームスプリッタ２２２が配置され、反射光線を２つに分岐する。図１では、結像レンズ２２０とビームスプリッタ２２２によって結像光学系が構成される。但し、結像光学系は、これに限るものではなく、その他のレンズやミラー等を用いて構成しても構わない。
【００１２】
そして、分岐された一方の光１０６の結像点より手前には、前側の検出スリット２３０が配置される。そして、検出スリット２３０の後側に検出用の前側光量センサ２５２が配置される。そして、光量センサ２５２が検出スリット２３０を通過した反射光１０６の光量を検出する。また、分岐された他方の光１０８の結像点より後側には、後側の検出スリット２４０が配置される。そして、検出スリット２４０の後側に検出用の後側光量センサ２５４が配置される。そして、光量センサ２５４が検出スリット２４０を通過した反射光１０８の光量を検出する。
【００１３】
そして、演算回路２６０は、光量センサ２５２，２５４の出力に基づいて対象物１０１面の高さを演算する。具体的には、対象物１０１面の高さ信号ｚ、前側の検出用光量センサ２５２の出力Ａ、後側の検出用光量センサ２５４の出力Ｂ、及び比例定数ｋを用いて、次の式（１）で演算することができる。
（１）  ｚ＝ｋ・（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）
【００１４】
式（１）に示すように、光量センサ２５２，２５４の出力の差を和で除する演算を行なうことで対象物１０１の高さを算出することができる。そして、検出された結果は、図示しない外部或いはモニタ等に出力される。
【００１５】
図２は、実施の形態１における高さ信号ｚと実際の対象物面の高さｚ０との関係を示す図である。
図２に示すように、両者の関係について０近傍で直線性が確保できる。よって、直線領域で位置検出を行なうことで１次比例の関係で高さを求めることができる。その結果、高精度な高さ検出を行なうことができる。
【００１６】
図３は、実施の形態１における照明スリット像と検出スリットとの関係の一例を示す図である。
照明スリット２１０には、照明光１０４を通過させる長方形の開口部（第１の開口部）が形成されている。そして、図３には、その開口部を通過して形成された照明スリット像１０が示されている。ここで、検出スリット２３０には、長方形の短手方向が照明スリット像１０の短手方向より短く、長手方向が照明スリット像１０の長手方向より長くなるように開口部１２（第２の開口部）が形成されている。同様に、検出スリット２４０には、長方形の短手方向が照明スリット像１０の短手方向より短く、長手方向が照明スリット像１０の長手方向より長くなるように開口部１４（第２の開口部）が形成されている。開口部１２，１４は同じ形状に形成される。このように、縦横の一方を照明スリット像１０より狭くすることで、通過光量を制限し、対象物１０１の高さ位置ｚの動きに応じた検出を行なうことができる。また、他方で照明スリット像１０より広くすることで、広くした方向での通過光量を結像点の前後で同じにする。
【００１７】
図４は、反射率分布のある対象物面を照明する際の円形ピンホールと長方形スリットを比較した一例を示す図である。
図５は、反射率分布のある対象物面の結像点より前側の照明像が円形ピンホールを通過する場合と長方形スリットを通過する場合とを比較した一例を示す図である。
図６は、反射率分布のある対象物面の結像点より後側の照明像が円形ピンホールを通過する場合と長方形スリットを通過する場合とを比較した一例を示す図である。
図４（ａ）に示すような対象物面の明暗に分かれる境界部分を、円形ピンホールを通過した照明光１７が照射する場合、図５（ａ）に示すように、結像点の前側の円形ピンホール１３が照明ピンホール像１１の明るい部分のみ通過させる場合が生じ得る。そして、同時に、図６（ａ）に示すように、結像点の後側の円形ピンホール１５が照明ピンホール像１１の暗い部分のみ通過させる場合が生じ得る。このような場合、本来所望する結像点の前後の位置での光量変化ではなく、円形ピンホール１３，１５の設置位置誤差による光量変化を検出してしまう。これでは、結像点の前後の円形ピンホールの通過光量を測定しても検出される高さ位置に誤差が生じてしまう。他方、本実施の形態１における長方形スリットを用いると、この問題が以下のように解決される。図４（ｂ）に示すような対象物面の明暗に分かれる境界部分を、長方形スリットを通過した照明光１６が照射する場合、図５（ｂ）に示すように、結像点の前側の検出スリット２３０の長方形開口部１２の位置が境界線と直交する方向（上側に）にずれたとしても照明スリット像１０のうちの通過する光の量は変化しない。同様に、図６（ｂ）に示すように、結像点の後側の検出スリット２４０の長方形開口部１４の位置が境界線と直交する方向（下側に）ずれたとしても照明スリット像１０のうちの通過する光の量は変化しない。よって、境界線と直交する方向での検出スリット２３０，２４０の設置位置誤差による光量変化を抑制することができる。したがって、本来所望する結像点の前後の位置での光量変化を測定することができる。
【００１８】
図７は、縞模様のパターンのある対象物面を照明する際の円形ピンホールと長方形スリットを比較した一例を示す図である。
図８は、縞模様のパターンのある対象物面の結像点より前側の照明像が円形ピンホールを通過する場合と長方形スリットを通過する場合とを比較した一例を示す図である。
図９は、縞模様のパターンのある対象物面の結像点より後側の照明像が円形ピンホールを通過する場合と長方形スリットを通過する場合とを比較した一例を示す図である。
図７（ａ）に示すような対象物面の縞模様のパターン部分を、円形ピンホールを通過した照明光１７が照射する場合、図８（ａ）に示すように、照明ピンホール像１１の他に回折光による像１９，２１が発生する場合がある。その際、結像点の前側の円形ピンホール１３が照明ピンホール像１１と回折光による像１９，２１のすべての光線を通過させる場合が生じ得る。他方、同時に、図９（ａ）に示すように、結像点の後側の円形ピンホール１５が照明ピンホール像１１と回折光による像２１の光線のみ通過させて、回折光による像１９の光線がはずれてしまう場合が生じ得る。このような場合、本来所望する結像点の前後の位置での光量変化ではなく、円形ピンホール１３，１５の設置位置誤差による光量変化を検出してしまう。これでは、結像点の前後の円形ピンホールの通過光量を測定しても検出される高さ位置に誤差が生じてしまう。他方、本実施の形態１における長方形スリットを用いると、この問題が以下のように解決される。図７（ｂ）に示すような対象物面の縞模様のパターン部分を、長方形スリットを通過した照明光１６が照射する場合、図８（ｂ）に示すように、結像点の前側の検出スリット２３０の長方形開口部１２の位置が縞模様の直線と直交する方向（上側に）にずれたとしても照明スリット像１０と回折光による像１８，２４の通過する光の量は変化しない。同様に、図９（ｂ）に示すように、結像点の後側の検出スリット２４０の長方形開口部１４の位置が縞模様の直線と直交する方向（下側に）ずれたとしても照明スリット像１０と回折光による像１８，２４の通過する光の量は変化しない。よって、縞模様の直線と直交する方向での検出スリット２３０，２４０の設置位置誤差による光量変化を抑制することができる。したがって、本来所望する結像点の前後の位置での光量変化を測定することができる。
【００１９】
実施の形態２．
実施の形態１では、１つの長方形の照明スリット２１０と検出スリット２３０，２４０を用いていたので、長方形の長手方向が反射率分布の境界線と直交する方向に向いていれば効果を発揮するが、対象物内のパターンの反射率分布の境界線の向きが常に一方向とは限らない。同様に、回折光を発生させる縞模様のパターンの向きが常に一方向とは限らない。そこで、実施の形態２では、複数の開口部を持つ照明スリット２１０と検出スリット２３０，２４０を用いる場合について説明する。照明スリット２１０の開口部と検出スリット２３０，２４０の開口部の形状以外の構成は、実施の形態１と同様である。
【００２０】
図１０は、実施の形態２における照明スリット像と検出スリットとの関係の一例を示す図である。
照明スリット２１０には、照明光１０４を通過させると図１０に示すような照明スリット像２０が形成されるような２つの長方形を角度を９０度ずらして長手方向が直交するように十の字に組合せた開口部（第１の開口部）が形成されている。ここでは、開口部の中心位置で交差するように２つの長方形を組合せている。そして、検出スリット２３０，２４０でも同様に、開口部の中心位置で交差するように２つの長方形を角度を９０度ずらして長手方向が直交する十の字に組合せた開口部２２，２４（第２の開口部）が形成されている。開口部２２，２４は同じ形状に形成されている。但し、検出スリット２３０の開口部２２は、長方形の短手方向が照明スリット像２０の短手方向より短く、長手方向が照明スリット像２０の長手方向より長くなるように２つの長方形を組合せている。同様に、検出スリット２４０の開口部２４でも、長方形の短手方向が照明スリット像２０の短手方向より短く、長手方向が照明スリット像２０の長手方向より長くなるように２つの長方形を組合せている。このように、複数の開口部を互いに角度が異なる向きに組み合わせた形状に形成することで、対象物１０１の影響を平均化し、誤差を低減することができる。但し、この形状に限るものではない。以下のような形状としても好適である。
【００２１】
図１１は、実施の形態２における照明スリット像と検出スリットとの関係の他の一例を示す図である。
照明スリット２１０には、照明光１０４を通過させると図１１に示すような照明スリット像３０が形成されるような２つの長方形を角度を９０度ずらして長手方向が直交する十の字に組合せた開口部（第１の開口部）が形成されている。ここでは、開口部の端部付近で２つの長方形を交差させた形状に形成している。そして、検出スリット２３０，２４０でも同様に、開口部の端部付近で２つの長方形を交差するように２つの長方形を角度を９０度ずらして長手方向が直交するように組合せた開口部３２，３４（第２の開口部）が形成されている。開口部３２，３４は同じ形状に形成されている。但し、検出スリット２３０の開口部３２は、長方形の短手方向が照明スリット像３０の短手方向より短く、長手方向が照明スリット像３０の長手方向より長くなるよう２つの長方形を組合せている。同様に、検出スリット２４０の開口部３４でも、長方形の短手方向が照明スリット像２０の短手方向より短く、長手方向が照明スリット像２０の長手方向より長くなるように２つの長方形を組合せている。このように、スリット開口部の中心位置で交差させるのではなく、図１１に示すように、異なる箇所、例えば、端部付近で交差させても構わない。さらに、次のような形状としても好適である。
【００２２】
図１２は、実施の形態２における照明スリット像と検出スリットとの関係の他の一例を示す図である。
照明スリット２１０には、照明光１０４を通過させると図１２に示すような照明スリット像４０が形成されるような４つの長方形を角度を４５度ずつずらして米の字に組合せた開口部（第１の開口部）が形成されている。ここでは、開口部の中心で４つの長方形を角度を互いにずらして交差させた形状に形成している。そして、検出スリット２３０，２４０でも同様に、開口部の中心で４つの長方形が交差するように４つの長方形を角度を４５度ずつずらして組合せた開口部４２，４４（第２の開口部）が形成されている。開口部４２，４４は同じ形状に形成されている。但し、検出スリット２３０の開口部４２は、長方形の短手方向が照明スリット像４０の短手方向より短く、長手方向が照明スリット像４０の長手方向より長くなるよう４つの長方形を組合せている。同様に、検出スリット２４０の開口部４４でも、長方形の短手方向が照明スリット像４０の短手方向より短く、長手方向が照明スリット像４０の長手方向より長くなるように４つの長方形を組合せている。このように、さらに、異なる角度に伸びる長方形を組合せることで、対象物１０１の影響をさらに平均化し、さらに誤差を低減することができる。
【００２３】
上述した図１０〜図１２は、あくまで一例であり、この形状に限定されるものではない。長方形の短手方向が照明スリット像の短手方向より短く、長手方向が照明スリット像の長手方向より長くなるような複数の長方形の組合せであれば、その他の形状であっても構わない。
【００２４】
実施の形態３．
実施の形態２では、複数のスリット開口部が交差した形状に形成されていたが、同時に向きの異なる複数の長方形が必要になるとは限らない。必要に応じたスリット開口部の形状が選択できればよい。そこで、実施の形態３では、照明スリットと前後の検出スリットとに複数の形状のスリット開口部を並べて形成しておく構成について説明する。
【００２５】
図１３は、実施の形態３における高さ検出装置の構成を示す概念図である。
図１３における高さ検出装置１００では、照明スリット２１０の代わりに照明スリット３１０、検出スリット２３０の代わりに検出スリット２３９、及び検出スリット２４０の代わりに検出スリット２４９を備えた点以外は、図１と同様である。照明スリット３１０には、横方向（水平方向）に長い長方形の開口部５０、上下方向（垂直方向、或いは高さ方向）に長い長方形の開口部６０、４５度ずらした左斜め上方向に長い長方形の開口部７０、及び逆に４５度ずらした右斜め上方向に長い長方形の開口部８０が形成されている。検出スリット２３９，２４９にも同様に、横方向（水平方向）に長い長方形の開口部５２、上下方向（垂直方向、或いは高さ方向）に長い長方形の開口部６２、４５度ずらした左斜め上方向に長い長方形の開口部７２、及び逆に４５度ずらした右斜め上方向に長い長方形の開口部８２が形成されている。但し、上述したように、検出スリット２３９，２４９の各開口部は、長方形の短手方向が照明スリット像の短手方向より短く、長手方向が照明スリット像の長手方向より長くなるように形成されている。検出スリット２３９，２４９の各開口部は、それぞれ同じ形状に形成される。そして、照明スリット２１０と検出スリット２３９，２４９は、同期して同じ向きのスリット開口部が光路内に配置されるように切り替える。例えば、手動で切り替えてもよいし、パルスモータ等で駆動し、光路内に切り替えて挿入しても好適である。また、切り替え動作は、同期させていれば、高さ検出中であっても良いし、対象物１０１毎に切り替えても構わない。
【００２６】
以上のように構成することで、パターンに応じてより適したスリット形状で高さを検出することができる。
【００２７】
実施の形態４．
実施の形態３では、複数の形状のスリット開口部を並べて形成しておく構成について説明したが、実施の形態４では、１つのスリット開口部を用いて向きを変更する構成について説明する。
【００２８】
図１４は、実施の形態４における高さ検出装置の構成を示す概念図である。
図１４における高さ検出装置１００では、照明スリット２１０の代わりに照明スリット３１２、検出スリット２３０の代わりに検出スリット３３９、及び検出スリット２４０の代わりに検出スリット３４９を備えた点以外は、図１と同様である。照明スリット３１２には、横方向（水平方向）に長い長方形の開口部９０が形成されている。検出スリット３３９，３４９にも同様に、横方向（水平方向）に長い長方形の開口部９２が形成されている。但し、上述したように、検出スリット３３９，３４９の開口部９２は、長方形の短手方向が得られる照明スリット像の短手方向より短く、長手方向が照明スリット像の長手方向より長くなるように形成されている。検出スリット３３９，３４９の開口部９２は、同じ形状に形成される。そして、照明スリット３１２と検出スリット３３９，３４９は、同期して同じ向きのスリット開口部が光路内に配置されるように回転する。例えば、手動で回転してもよいし、パルスモータ等で駆動し、光路内で回転させても好適である。また、回転動作は、同期させていれば、高さ検出中であっても良いし、対象物１０１毎に切り替えても構わない。必要に応じたスリット開口部の向きが選択されればよい。或いは、常に回転していてもよい。常に回転させていれば、実施の形態２と同様、対象物１０１の影響を平均化し、誤差を低減することができる。
【００２９】
以上、具体例を参照しつつ実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。
【００３０】
また、各実施の形態で説明した高さ検出装置は、反射光を用いているが、透過光を用いる構成にしてもよい。また、高さ検出装置は、半導体素子や液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）を製作する際に使用するリソグラフィ用マスクの欠陥を検査するためのパターン検査装置に用いることができる。その際のパターン検査装置は、検査基準パタンデータとなる参照画像を設計データから生成するｄｉｅ  ｔｏ  ｄａｔａｂａｓｅ検査装置でも、フォトダイオードアレイ等のセンサにより撮像した同一パターンのデータを用いるｄｉｅ  ｔｏ  ｄｉｅ検査装置でも構わない。また、パターン検査装置は、透過光を用いて検査する装置しても、反射光あるいは、透過光と反射光を同時に用いて検査する装置でもよい。
【００３１】
また、装置構成や制御手法等、本発明の説明に直接必要しない部分等については記載を省略したが、必要とされる装置構成や制御手法を適宜選択して用いることができる。
【００３２】
その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての高さ検出装置及びパターン検査装置は、本発明の範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】実施の形態１における高さ検出装置の構成を示す概念図である。
【図２】実施の形態１における高さ信号ｚと実際の対象物面の高さとの関係を示す図である。
【図３】実施の形態１における照明スリット像と検出スリットとの関係の一例を示す図である。
【図４】反射率分布のある対象物面を照明する際の円形ピンホールと長方形スリットを比較した一例を示す図である。
【図５】反射率分布のある対象物面の結像点より前側の照明像が円形ピンホールを通過する場合と長方形スリットを通過する場合とを比較した一例を示す図である。
【図６】反射率分布のある対象物面の結像点より後側の照明像が円形ピンホールを通過する場合と長方形スリットを通過する場合とを比較した一例を示す図である。
【図７】縞模様のパターンのある対象物面を照明する際の円形ピンホールと長方形スリットを比較した一例を示す図である。
【図８】縞模様のパターンのある対象物面の結像点より前側の照明像が円形ピンホールを通過する場合と長方形スリットを通過する場合とを比較した一例を示す図である。
【図９】縞模様のパターンのある対象物面の結像点より後側の照明像が円形ピンホールを通過する場合と長方形スリットを通過する場合とを比較した一例を示す図である。
【図１０】実施の形態２における照明スリット像と検出スリットとの関係の一例を示す図である。
【図１１】実施の形態２における照明スリット像と検出スリットとの関係の他の一例を示す図である。
【図１２】実施の形態２における照明スリット像と検出スリットとの関係の他の一例を示す図である。
【図１３】実施の形態３における高さ検出装置の構成を示す概念図である。
【図１４】実施の形態４における高さ検出装置の構成を示す概念図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０，２０，３０，４０  照明スリット像
１１  照明ピンホール像
１２，１４，２２，２４，３２，３４，４２，４４  開口部
５０，５２，６０，６２，７０，７２，８０，８２，９０，９２  開口部
１３，１５  円形ピンホール
１６  照明光
１８，１９，２１，２４  像
１００  高さ検出装置
１０１  対象物
１０２，１０４，１０６，１０８  光
２００  照明光学系
２０１  光源
２０２  ビームエキスパンダ
２０４  分割レンズ
２０６  回転位相板
２０８  コリメータレンズ
２１０，３１０，３１２  照明スリット
２１２  照明レンズ
２１４  偏光ビームスプリッタ
２１６  λ／４板
２１８  対物レンズ
２２０  結像レンズ
２２２  ビームスプリッタ
２３０，２３９，２４０，２４９，３３９，３４９  検出スリット
２５２，２５４  光量センサ
２６０  演算回路
【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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