(57)【要約】【課題】干渉光学系を用いて検査対象の欠陥を検出する場合に、高精度で欠陥検出することができる欠陥検査装置を提供する。【解決手段】欠陥検査装置１０は、予め定めたパターンが形成された透光性を有する検査対象物に照明光を照射する光源１４、照明光が照射された検査対象物を透過した光を結像する、対物レンズ１５及び結像レンズ１７からなるレンズ群、レンズ群を透過する光を二つの光に分割するハーフミラー１８、分割された二つの光が、予め定めた方向に横ずれするように偏向させる偏向器２０Ａ、２０Ｂ、偏向された二つの光の位相をシフトさせる位相シフタ２８、位相シフトされた二つの光を合波するハーフミラー３０、合波された光の光学像を撮像する撮像素子３４を備え、結像レンズ１７を透過した二つの光が平行で且つ二つの光の主軸が平行となるように、対物レンズ１５及び結像レンズ１７が配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め定めたパターンが形成された透光性を有する検査対象物に、照明光を照射する光照射手段と、
前記照明光が照射された前記検査対象物を透過した光を結像する、対物レンズ及び結像レンズからなるレンズ群と、
前記レンズ群を透過する光を二つの光に分割する光分割手段と、
分割された二つの光が、予め定めた方向に横ずれするように前記二つの光の少なくとも一方を偏向させる偏向手段と、
前記偏向手段により偏向された前記二つの光の少なくとも一方の光の位相をシフトさせる位相シフト手段と、
前記位相シフト手段により位相シフトされた前記二つの光を合波する合波手段と、
前記合波手段により合波された光の光学像を撮像する撮像手段と、
を備え、
前記結像レンズを透過した前記二つの光が平行で且つ前記二つの光の主軸が平行となるように、前記対物レンズ及び前記結像レンズが配置された
欠陥検査装置。
【請求項２】
前記対物レンズの後側焦点位置と前記結像レンズの前側焦点位置とが一致するように、前記対物レンズ及び前記結像レンズが配置された
請求項１記載の欠陥検査装置。
【請求項３】
前記結像レンズは、前記合波手段と前記撮像手段との間に設けられ、
前記光分割手段は、前記対物レンズを透過した光の一部を透過させると共にその他の光を反射させるハーフミラーであり且つ前記偏向手段と兼用され、前記ハーフミラーの偏向の中心点が、前記対物レンズの後側焦点位置及び前記結像レンズの前側焦点位置となるように、前記対物レンズ、前記結像レンズ、及び前記ハーフミラーが配置された
請求項２記載の欠陥検査装置。
【請求項４】
前記対物レンズと前記光分割手段との間の光路上にリレーレンズが設けられ、
前記偏向手段が、前記ハーフミラーを透過した光を前記合波手段の方へ反射させるミラーと兼用され、ミラーの偏向の中心点が、前記対物レンズの後側焦点位置及び前記結像レンズの前側焦点位置となるように、前記対物レンズ、前記結像レンズ、及び前記ミラーが配置された
請求項２記載の欠陥検査装置。
【請求項５】
前記パターンに対応したフーリエ変換パターンの光学像が形成されるフーリエ変換面に、前記フーリエ変換パターンの光学像をカットするマスク手段が設けられた
請求項４記載の欠陥検査装置。
【請求項６】
前記結像レンズは、前記対物レンズと前記光分割手段との間に設けられた
請求項１記載の欠陥検査装置。
【請求項７】
前記光照射手段は、ナノサイズの予め定めたパターンが形成された透光性を有するナノインプリントモールドに、前記ナノサイズより大きい波長の照明光を照射し、
前記位相シフト手段は、前記偏向手段により偏向された前記二つの光の位相差がπ−Δ（−９０°＜Δ＜９０°）となるように、前記二つの光の少なくとも一方の光の位相をシフトさせる
請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の欠陥検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、欠陥検査装置に係り、特に、干渉光学系を用いた欠陥検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体リソグラフィのロードマップ（例えばＳＥＭＡＴＥＣＨ  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ  Ｆｏｒｕｍ  ２００８）によると、次々世代２０１６年の回路線幅ＨＰは１６−２２ｎｍと想定されている。その世代の露光装置・方式は、従来の延長である縮小投影露光方式と、新規にナノインプリント（ＮＩＬ：Ｎａｎｏ−Ｉｍｐｒｉｎｔ  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）方式が検討されている。
【０００３】
前者の光学方式においては、現行使用されている波長１９３ｎｍを発振するＡｒＦレーザを光源とした露光では分解能が不足であるため、液浸法のダブルパターニングや波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光源が必要で、これらの研究・開発が急ピッチで進められている。液浸ダブルパターニング法は、２回露光によるスループット低下とコストアップが課題である。ＥＵＶ光源は、ＡｒＦレーザより一桁以上も波長が短く、その光源と光学系の実用化研究は、困難度が極めて高い。
【０００４】
それに対し、近年、ナノスケールの凹凸パターンが形成されたナノインプリントモールド（金型）を樹脂薄膜が塗布された基板に押し当てて、樹脂薄膜に凹凸パターンを転写する成形加工技術であるナノインプリント技術を半導体デバイスの製造技術に利用することが行われている。
【０００５】
この方法は、フォトリソグラフィ技術等と比較して、簡便且つ低コストでナノスケールの加工が可能である。
【０００６】
従来の露光マスクとナノインプリントモールドとの間には、光学的に、以下に示す２つの大きな相違点がある。
【０００７】
（１）欠陥サイズの微細化（等倍光学系の影響）
【０００８】
従来の半導体露光は４倍の縮小光学系を組んでいるのに対し、ナノインプリントにおいては等倍のモールドを用いる。従って、露光マスクの欠陥サイズが、半導体製品の欠陥サイズの４倍で数１０ｎｍ〜１００ｎｍであるのに対し、ナノインプリントモールドの欠陥サイズは、半導体の欠陥サイズと等しい１０ｎｍ程度に抑える必要がある。この欠陥サイズは、光の波長（ＤＵＶ光／遠紫外線のＡｒＦレーザで、１９３ｎｍ）に対して１桁以上も小さい。
【０００９】
（２）測定サンプルの光学物性
【００１０】
露光マスクは、透明な石英基板上に金属（主にＣｒ）にてパターンを作製している。Ｃｒは不透明かつ金属光沢を持つため、サンプルに照射された光は反射・散乱と吸収とを受け、透過光・反射光とも光量が大きく変化する。従って、欠陥の有無を、直接、光の明暗として検出することができる。一方、ナノインプリントモールドは石英基板自身の凹凸によりパターンを作成しているため、欠陥は、透明体の微小な凹凸の差に過ぎない。このため、ナノインプリントモールドにおいては、欠陥が存在しても微小な位相ずれが生じるだけで、欠陥の有無に拘わらず透過する光の強度は同等となる（以下このような物体を「位相物体」と呼ぶ）。
【００１１】
これらいずれの相違点も、ナノインプリントモールドの欠陥検査を難しくしている。
【００１２】
透明材料（位相物体）の凹凸を検出する方法としては、例えば特許文献１に記載されたような干渉顕微鏡による方法が考えられる。
【００１３】
特許文献１には、干渉顕微鏡により、パターンの無欠陥部分を光学的に消去して欠陥部分を光学的に抽出することにより検出する装置が開示されている。
【００１４】
また、非特許文献１には、散乱光成分と照明光をπ−Δの位相差で干渉させ、散乱光強度を強める技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開平８−３２７５５７号公報
【非特許文献】
【００１６】
【非特許文献１】“第７・光の鉛筆”、２５節、鶴田匡夫
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
図１２には、特許文献１に記載されたのと同様の干渉光学系を備えた欠陥検査装置１００を示した。このような欠陥検査装置１００でナノインプリントモールド１２の欠陥を検出する場合について説明する。
【００１８】
図１２に示すように、欠陥検査装置１００は、視野分割する干渉顕微鏡であり、ナノインプリントモールド１２へ平行光の照明光を照射する光源１４と、ナノインプリントモールド１２を透過した光を集光する結像レンズ１７と、結像レンズ１７からの光を２方向に分離するハーフミラー１８と、ハーフミラー１８を透過した光を偏向する偏向器２０Ａと、偏向器２０Ａにより偏向された光を所定方向へ反射させるミラー２２と、位相を補償するための位相補償板２４と、ハーフミラー１８を反射した光を偏向する偏向器２０Ｂと、偏向器２０Ｂにより偏向された光を所定方向へ反射するミラー２６と、ミラー２６からの光の位相をシフトさせる位相シフタ２８と、位相シフタ２８からの光を透過させると共に、位相補償板２４からの光を反射させることにより両者を合波するハーフミラー３０と、ハーフミラー３０により合波された光による光学像を撮像する撮像素子３４と、を含んで構成されている。
【００１９】
ナノインプリントモールド１２を透過した光のうち、ナノインプリントモールド１２に形成されたパターンによって散乱した散乱光Ｌ１は、結像レンズ１７を透過してハーフミラー１８に入射する。ハーフミラー１８に入射した散乱光Ｌ１は、ハーフミラー１８を透過する散乱光Ｌ１１とハーフミラー１８により反射する散乱光Ｌ１２に分離される。なお、図１２においては、ナノインプリントモールド１２を透過した光のうち、散乱光Ｌ１のみを示している。
【００２０】
ハーフミラー１８を透過した散乱光Ｌ１１は、偏向器２０Ａを透過し、ミラー２２によって位相補償板２４の方向に反射される。
【００２１】
位相補償板２４は、散乱光Ｌ１１と散乱光Ｌ１２との相対的な位相差を調整する機能、すなわち散乱光Ｌ１１の光路長と散乱光Ｌ１２の光路長が同一となるように調整する機能を有する。位相補償板２４を透過した散乱光Ｌ１１は、ハーフミラー３０に入射する。
【００２２】
一方、ハーフミラー１８を反射した散乱光Ｌ１２は、偏向器２０Ｂを透過し、ミラー２６によって位相シフタ２８の方向に反射される。
【００２３】
位相シフタ２８は、くさび状のプリズム２８Ａ、２８Ｂとで構成され、プリズム２８Ａを図中矢印Ｐ方向にシフトさせることにより、そのシフト量に応じて散乱光Ｌ１１と散乱光Ｌ１２の光路差、すなわち位相シフト量を調整することができる。
【００２４】
位相シフタ２８からの光と位相補償板２４からの光とは、ハーフミラー３０によって合波される。合波された光は、結像レンズ３２によって撮像素子３４上に結像される。
【００２５】
このような構成の欠陥検査装置１０は、視野分割機能を有しているので、撮像素子３４上の一つの像点と共役な物点を２つ形成できる。具体的には、偏向器２０Ａ、２０Ｂを光軸に対して所定角度θ分各々逆方向に傾けると、散乱光Ｌ１１、Ｌ１２を撮像素子３４の結像面と平行な方向（矢印Ｐ方向）に遠ざけるように平行シフトさせることができる。従って、偏向器２０Ａ、２０Ｂを所定角度θ分傾けることにより、ナノインプリントモールド１２上の矢印Ｐ方向に距離Ｄだけ離間した２つの物点Ｐ１、Ｐ２のうち物点Ｐ１からの光である散乱光Ｌ１１による視野像と物点Ｐ２からの光である散乱光Ｌ１２による視野像とを干渉させた干渉像を、撮像素子３４上に結像させることができる。
【００２６】
このように、距離Ｄに応じた所定角度θだけ偏向器２０Ａ、２０Ｂを傾けることにより、ナノインプリントモールド１２上の離間した２物点からの光を干渉させて撮像素子３４上に結像させることができる。
【００２７】
一方、図１３に示すように、ナノインプリントモールド１２を透過した光のうち、照明光Ｌ２は、散乱光Ｌ１と同様に、結像レンズ１７を透過してハーフミラー１８に入射する。ハーフミラー１８に入射した照明光Ｌ２は、ハーフミラー１８を透過する照明光Ｌ２１とハーフミラー１８により反射する照明光Ｌ２２に分離される。なお、図１３においては、ナノインプリントモールド１２を透過した光のうち、照明光Ｌ２のみを示している。
【００２８】
照明光Ｌ２についても散乱光Ｌ１と同様に、偏光器２０Ａ、２０Ｂによって照明光Ｌ２１、Ｌ２２が平行シフトされて撮像素子３４に入射するが、図１３に示すように、照明光Ｌ２１、Ｌ２２の波面は球面波Ｌ２１Ａ、Ｌ２２Ｂとなるため、これらが平行シフトして干渉すると、撮像素子３４で撮像された画像に干渉縞が発生してしまう。この干渉縞は、照明光の信号強度ＳＢの変動であり、光量変動ノイズとなるため、散乱光Ｌ１の検出、すなわち欠陥の検出が困難になってしまう。
【００２９】
また、図１４には、欠陥検査装置１００と異なる干渉光学系を備えた欠陥検査装置１０１を示した。同図に示すように、欠陥検査装置１０１は、ハーフミラー１８が偏向器を兼用すると共に、ミラー２２が位相シフタを兼用している。その他の構成は、欠陥検査装置１００と同様である。
【００３０】
ハーフミラー１８は、前述した偏向器２０Ａ、２０Ｂと同等の機能を有し、偏向の中心点Ｃを中心にして回転させることにより、分離した二つの光を図中矢印Ｐ方向に横ずらしさせることができる。
【００３１】
また、ミラー２２は、前述した位相シフタ２８と同等の機能を有し、ミラー２２を図中矢印Ｐ方向と直交する方向へ移動させることにより、分離した二つの光の位相差を調整することができる。
【００３２】
この欠陥検査装置１０１においても、欠陥検査装置１００と同様に、散乱光Ｌ１１と散乱光Ｌ１２とを干渉させた干渉像を、撮像素子３４上に結像させることができる。
【００３３】
一方、図１４に示すように、照明光Ｌ２は、散乱光Ｌ１と同様に、ハーフミラー１８によって二つの照明光Ｌ２１、Ｌ２２に分離されると共に、図中矢印Ｐ方向に横ずらしされる。
【００３４】
しかしながら、図１４に示すように、結像レンズ１７を透過した後の照明光Ｌ２１、Ｌ２２は、ハーフミラー１８によって偏向されたことにより平行ではなくなってしまう。このため、照明光Ｌ２１、Ｌ２２が干渉すると、その波面Ｌ２１Ａ、Ｌ２２Ａが傾くため、欠陥検査装置１００の場合と同様に照明光の信号強度ＳＢが変動し、撮像素子３４で撮像された画像に干渉縞が発生してしまい、欠陥の検出が困難となってしまう。
【００３５】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、干渉光学系を用いて検査対象の欠陥を検出する場合に、高精度で欠陥検出することができる欠陥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】
【００３６】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、予め定めたパターンが形成された透光性を有する検査対象物に、照明光を照射する光照射手段と、前記照明光が照射された前記検査対象物を透過した光を結像する、対物レンズ及び結像レンズからなるレンズ群と、前記レンズ群を透過する光を二つの光に分割する光分割手段と、分割された二つの光が、予め定めた方向に横ずれするように前記二つの光の少なくとも一方を偏向させる偏向手段と、前記偏向手段により偏向された前記二つの光の少なくとも一方の光の位相をシフトさせる位相シフト手段と、前記位相シフト手段により位相シフトされた前記二つの光を合波する合波手段と、前記合波手段により合波された光の光学像を撮像する撮像手段と、を備え、前記結像レンズを透過した前記二つの光が平行で且つ前記二つの光の主軸が平行となるように、前記対物レンズ及び前記結像レンズが配置されたことを特徴とする。
【００３７】
この発明によれば、結像レンズを透過した二つの光が平行で且つ二つの光の主軸が平行となるように、対物レンズ及び結像レンズが配置されているので、二つの光が干渉しても撮像した画像に干渉縞が発生せず、高精度で欠陥を検出することができる。
【００３８】
なお、請求項２に記載したように、前記対物レンズの後側焦点位置と前記結像レンズの前側焦点位置とが一致するように、前記対物レンズ及び前記結像レンズが配置された構成としてもよい。
【００３９】
また、請求項３に記載したように、前記結像レンズは、前記合波手段と前記撮像手段との間に設けられ、前記光分割手段は、前記対物レンズを透過した光の一部を透過させると共にその他の光を反射させるハーフミラーであり且つ前記偏向手段と兼用され、前記ハーフミラーの偏向の中心点が、前記対物レンズの後側焦点位置及び前記結像レンズの前側焦点位置となるように、前記対物レンズ、前記結像レンズ、及び前記ハーフミラーが配置された構成としてもよい。
【００４０】
また、請求項４に記載したように、前記対物レンズと前記光分割手段との間の光路上にリレーレンズが設けられ、前記偏向手段が、前記ハーフミラーを透過した光を前記合波手段の方へ反射させるミラーと兼用され、ミラーの偏向の中心点が、前記対物レンズの後側焦点位置及び前記結像レンズの前側焦点位置となるように、前記対物レンズ、前記結像レンズ、及び前記ミラーが配置された構成としてもよい。
【００４１】
また、請求項５に記載したように、前記パターンに対応したフーリエ変換パターンの光学像が形成されるフーリエ変換面に、前記フーリエ変換パターンの光学像をカットするマスク手段が設けられた構成としてもよい。
【００４２】
また、請求項６に記載したように、前記結像レンズは、前記対物レンズと前記光分割手段との間に設けられた構成としてもよい。
【００４３】
また、請求項７に記載したように、前記光照射手段は、ナノサイズの予め定めたパターンが形成された透光性を有するナノインプリントモールドに、前記ナノサイズより大きい波長の照明光を照射し、前記位相シフト手段は、前記偏向手段により偏向された前記二つの光の位相差がπ−Δ（−９０°＜Δ＜９０°、Δ；バイアス位相）となるように、前記二つの光の少なくとも一方の光の位相をシフトさせる構成としてもよい。
【発明の効果】
【００４４】
本発明によれば、干渉光学系を用いて検査対象の欠陥を検出する場合に、高精度で欠陥検出することができる、という効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】第１実施形態に係る欠陥検査装置の構成図である。
【図２】第１実施形態に係る欠陥検査装置の制御系のブロック図である。
【図３】孤立欠陥の検出について説明するための図である。
【図４】孤立欠陥を撮像した画像を示す図である。
【図５】模擬欠陥のコントラスト、バックグラウンド光のコントラストの測定結果を示すグラフである。
【図６】孤立欠陥を撮像した画像を示す図である。
【図７】隣接するセルの画像を干渉させてセルの欠陥を検出する場合について説明するための図である。
【図８】隣接するダイの画像を干渉させてダイの欠陥を検出する場合について説明するための図である。
【図９】第２実施形態に係る欠陥検査装置の構成図である。
【図１０】第２実施形態に係る欠陥検査装置の構成図である。
【図１１】第３実施形態に係る欠陥検査装置の構成図である。
【図１２】従来例に係る欠陥検査装置の構成図である。
【図１３】従来例に係る欠陥検査装置の構成図である。
【図１４】従来例に係る欠陥検査装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００４７】
（第１実施形態）
【００４８】
図１には、本実施形態に係る欠陥検査装置１０を示した。欠陥検査装置１０は、ナノサイズの予め定めたパターンが形成されたナノインプリントモールド１２の欠陥を検査するための装置である。なお、前述した欠陥検査装置１００と同一部分には同一符号を付す。
【００４９】
ナノインプリントモールド１２は、例えば石英等の透光性を有する材料を用いて所謂ナノインプリントリソグラフィ（ＮＩＬ）によって作製され、一方の面１２Ａにパターン幅やパターンピッチが数ｎｍ〜数十ｎｍの予め定めたパターンが形成される。
【００５０】
図１に示すように、欠陥検査装置１０は、視野分割する干渉顕微鏡であり、ナノインプリントモールド１２へ平行光の照明光を照射する光源１４と、ナノインプリントモールド１２を透過した光を結像させる対物レンズ１５と、対物レンズ１５を透過した光を結像させる結像レンズ１７と、結像レンズ１７を透過した散乱光Ｌ１を散乱光Ｌ１１、Ｌ１２に、照明光Ｌ２を照明光Ｌ２１、Ｌ２２に各々分離するハーフミラー１８と、ハーフミラー１８を透過した光を偏向する偏向器２０Ａと、偏向器２０Ａにより偏向された光を所定方向へ反射させるミラー２２と、位相を補償するための位相補償板２４と、ハーフミラー１８を反射した光を偏向する偏向器２０Ｂと、偏向器２０Ｂにより偏向された光を所定方向へ反射するミラー２６と、ミラー２６からの光の位相をシフトさせる位相シフタ２８と、位相シフタ２８からの光を透過させると共に、位相補償板２４からの光を反射させることにより両者を合波するハーフミラー３０と、ハーフミラー３０からの光を撮像する撮像素子３４と、を含んで構成されている。
【００５１】
ナノインプリントモールド１２を透過した光のうち、散乱光Ｌ１は、対物レンズ１５により平行光とされ、照明光Ｌ２は一度集光されて拡散し結像レンズ１７に入射する。
【００５２】
結像レンズ１７を透過した光は、ハーフミラー１８に入射する。ハーフミラー１８に入射した光のうち、散乱光Ｌ１は、ハーフミラー１８を透過する散乱光Ｌ１１とハーフミラー１８により反射する散乱光Ｌ１２に分離され、照明光Ｌ２は、ハーフミラー１８を透過する照明光Ｌ２１とハーフミラー１８により反射する照明光Ｌ２２に分離される。
【００５３】
ハーフミラー１８を透過した散乱光Ｌ１１、照明光Ｌ２１は、偏向器２０Ａを透過し、ミラー２２によって位相補償板２４の方向に反射される。
【００５４】
位相補償板２４は、散乱光Ｌ１１と散乱光Ｌ１２、照明光Ｌ２１と照明光Ｌ２２の相対的な位相差を調整する機能、すなわち散乱光Ｌ１１と散乱光Ｌ１２の光路長、照明光Ｌ２１と照明光Ｌ２２の光路長が各々同一となるように調整する機能を有する。位相補償板２４を透過した散乱光Ｌ１１、照明光Ｌ２１は、ハーフミラー３０に入射する。
【００５５】
一方、ハーフミラー１８を反射した散乱光Ｌ１２、照明光Ｌ２２は、偏向器２０Ｂを透過し、ミラー２６によって位相シフタ２８の方向に反射される。
【００５６】
位相シフタ２８は、くさび状のプリズム２８Ａ、２８Ｂとで構成され、プリズム２８Ａを図中矢印Ｐ方向にシフトさせることにより、そのシフト量に応じて散乱光Ｌ１１と散乱光Ｌ１２の光路差、照明光Ｌ２１と照明光Ｌ２２の光路差、すなわち位相シフト量を各々調整することができる。
【００５７】
位相シフタ２８からの光と位相補償板２４からの光とは、ハーフミラー３０によって合波される。合波された光は、撮像素子３４上に結像される。
【００５８】
ここで、対物レンズ１５の後側焦点位置と、結像レンズ１７の前側焦点位置とが、図１における点Ｑの位置で一致するように、対物レンズ１５と結像レンズ１７とが配置されている。これにより、欠陥検査装置１０は、所謂両側テレセントリック光学系を構成するため、結像レンズ１７を透過した照明光Ｌ２のうち、ハーフミラー１８を透過した照明光Ｌ２１とその主軸Ｌ２１Ｂ、ハーフミラー１８を反射した照明光Ｌ２２とその主軸Ｌ２２Ｂとが平行になると共に、ハーフミラー３０を透過、反射した照明光Ｌ２１、Ｌ２２と、これらの主軸とが全て平行となる。
【００５９】
従って、図１に示すように、照明光Ｌ２１、Ｌ２２が干渉しても撮像した画像に干渉縞が発生せず、照明光の信号強度ＳＢが一定となるため、後述するような欠陥を検出する際に、高精度で検出することができる。
【００６０】
このような構成の欠陥検査装置１０は、視野分割機能を有しているので、撮像素子３４上の一つの像点と共役な物点を２つ形成できる。具体的には、偏向器２０Ａ、２０Ｂを光軸に対して所定角度θ分各々逆方向に傾けると、分離した二つの光を撮像素子３４の結像面と平行な方向（矢印Ｐ方向）に遠ざけるように平行シフトさせることができる。従って、偏向器２０Ａ、２０Ｂを所定角度θ分傾けることにより、ナノインプリントモールド１２上の矢印Ｐ方向に距離Ｄだけ離間した２つの物点Ｐ１、Ｐ２のうち物点Ｐ１からの光による視野像と物点Ｐ２からの光による視野像とを干渉させた干渉画像を、撮像素子３４上に結像させることができる。
【００６１】
このように、距離Ｄに応じた所定角度θだけ偏向器２０Ａ、２０Ｂを傾けることにより、ナノインプリントモールド１２上の離間した２物点からの光を干渉させて撮像素子３４上に結像させることができる。
【００６２】
図２には、欠陥検査装置１０の制御系のブロック図を示した。同図に示すように、欠陥検査装置１０は、制御部４０を備えている。制御部４０には、偏向器２０Ａを駆動する駆動部４２Ａ、偏向器２０Ｂを駆動する駆動部４２Ｂ、位相シフタ２８のプリズム２８Ａを駆動する駆動部４４、撮像素子３４、及びメモリ４６が接続されている。
【００６３】
次に、欠陥検査装置１０での孤立欠陥の検出について、電磁場光学シミュレーションによってシミュレーションした結果について説明する。
【００６４】
本シミュレーションでは、図３に示すように、一例としてナノインプリントモールド１２の平面領域５０上に存在する縦横３００ｎｍ、高さ２００ｎｍの直方体形状の孤立欠陥としての突起部５２を検出する場合についてシミュレーションした。
【００６５】
ここでは、物点Ｐ１が突起部５２、物点Ｐ２が突起部５２から距離Ｄ離間した平面領域５０上であり、偏向器２０Ａ、２０Ｂを距離Ｄに対応した角度θだけ逆方向に傾けることにより、突起部５２からの光における画像と、平面領域５０からの光における画像と、を干渉させた干渉画像がどのようになるかを、位相シフタ２８によって分離した二つの光の位相差φ＝π−Δを変えてシミュレーションした場合について説明する。なお、Δは位相シフト量（バイアス位相）である。また、照明光の波長は一例として６３８ｎｍである。
【００６６】
図４には、バックグラウンド光無しの場合及びバックグラウンド光有りの場合の各々について、位相差φ＝０°（Δ＝π、Δ；バイアス位相）、φ＝π−６０°（Δ＝６０°）、φ＝π−３０°（Δ＝３０°）、φ＝π（Δ＝０°）とした場合における干渉画像のシミュレーション結果を示した。なお、バックグラウンド光は、光学部材の欠陥や汚れ・傷・ゴミ等に起因する散乱光、鏡筒およびホルダ等からの迷光や暗電流、ノイズ等によって発生する光である。
【００６７】
バックグラウンド光無しの場合とは、ナノインプリントモールド１２や他の光学部材の欠陥や汚れ等によるバックグラウンド光がない理想下における場合である。
【００６８】
また、バックグラウンド光有りの場合は、その光量を０．０５とした。この値は、位相差φ＝０°の場合、すなわち分離した二つの光を干渉させない明視野画像の光量を１とした場合における値である。
【００６９】
そして、位相差φ＝０°の明視野画像の場合、バックグラウンド光無しの場合も有りの場合も、突起部５２を検出することはできない。そして、位相差φ＝πの場合は、バックグラウンド光無しの理想状態の場合には、位相がπずれた状態で分離した二つの光の画像が干渉されるので、両画像の同じ部分の画像が打ち消され、両画像の異なる部分、すなわち突起部５２の部分のみが明るくなる。このため、コントラストは１となり極めて高くなるが、光量はサイズの６乗に比例するため、信号光量は非常に小さくなる。
【００７０】
しかしながら、実際には、光学部材の欠陥や汚れ・傷・ゴミ等に起因するバックグラウンド光が存在するのが通常である。このため、図４に示すように、バックグラウンド光有りの場合におけるφ＝πの場合は、バックグラウンド光の影響によって、コントラストは０．０６５と低くなり、突起部５２を検出するのは困難である。
【００７１】
これに対し、図４に示すように、バックグラウンド光有りの場合でも、φ＝π−３０°、π−６０°の場合は、φ＝０°、πの場合と比較してコントラストが向上し、突起部５２を検出可能となる。このように、分離した二つの光の位相差φを、π−Δとすることにより、突起５２からの信号光量を増幅することができる。従って、バックグラウンド光の存在する実際の測定系においても、位相差φを制御することによって、照明光の波長より小さいナノサイズの欠陥でも精度良く検出することが可能となる。
【００７２】
また、図５には、図６に示すような模擬欠陥５４を欠陥検査装置１０によって撮像した場合の測定画像における模擬欠陥５４のコントラスト、バックグラウンド光のコントラストを測定した結果を示した。なお、模擬欠陥５４のサイズは縦横５００ｎｍ、高さが２００ｎｍ、欠陥検査装置１０の光学系の開口度ＮＡは０．４５である。また、図６の線５６は、模擬欠陥５４を含むライン上の輝度を示している。図５の横軸はバイアス位相、すなわちΔを、縦軸はコントラストを示している。同図に示すように、Δ＝０°の場合、すなわちφ＝πの暗視野画像の場合は、模擬欠陥コントラストとバックグラウンド光のコントラストが略同一となるので、欠陥を検出するのは困難であり、Δ＝πの場合、すなわちφ＝２π（０°）の明視野画像の場合も、模擬欠陥コントラストが低く、欠陥を検出するのは困難である。また、コントラストが最大となるのは、Δ＝−３０°付近である。
【００７３】
このように、照明光の波長以下のサイズの欠陥であっても、分離した二つの光の位相差をπにするのではなく、π−Δとすることで欠陥を検出することができる。なお、Δは、バックグラウンド光の光量に応じて決定され、例えばバックグラウンド光の光量が大きくなるに従って大きくなるように設定される。そして、欠陥部分とバックグラウンド光とのコントラストが、欠陥部分を検出可能な程度のコントラスト以上となるように決定される。
【００７４】
欠陥検査装置１０では、制御部４０が、駆動部４４に対して、分離した二つの光の位相差φが、φ＝π−Δとなるようにプリズム２８Ａを駆動するように指示し、ナノインプリントモールド１２を撮像素子３４により撮像させる。これにより、欠陥部分が強調された干渉画像を得ることができ、照明光の波長より小さいサイズの孤立欠陥を精度良く検出することができる。
【００７５】
次に、ナノインプリントモールド１２が、例えば半導体回路基板の製造に用いられるものであり、ナノインプリントモールド１２に形成された周期的な回路パターンの欠陥を検出する場合について説明する。
【００７６】
図７に示すように、半導体ウエハ６０上に、同一の回路パターンのセル６２を複数含むダイ６４を複数形成する際に用いられるナノインプリントモールド１２の欠陥を検出する場合、近くの、望ましくは隣接するセル６２からの参照光を測定光に干渉させることにより、回路パターンを消去し欠陥を検出することができる。すなわち、距離Ｄを参照用のセルとの間隔に設定し、この距離Ｄに対応した角度θ分偏向器２０Ａ、２０Ｂを傾けると共に、隣接するセルからの二つの光の位相差がφ＝π−Δとなるように位相シフタ２８のプリズム２８Ａを駆動することにより、参照するセルからの２つの光が干渉された干渉画像が撮像素子３４により撮像される。なお、Δは、前述したように、バックグラウンド光の光量に応じて決定される。
【００７７】
そして、例えばセル６２Ｃに欠陥６６が存在し、参照するセル６２Ｂには欠陥が存在しない正常なセルであった場合、両者の干渉画像６８Ｂは、図７に示すように、両者の相違部分、すなわち欠陥６６のみが強調され（図中白丸部分）、その他の部分は打ち消された画像となる。他の参照用セル６８Ｄとの干渉画像も同様である。これにより、周期的構造の回路パターンのセルの欠陥を検出できる。
【００７８】
なお、同一パターンのダイ６４が複数隣接する場合も同様に、近くの、好ましくは隣接するダイ６４からの参照光を測定光に干渉させた干渉画像を撮像することにより欠陥を検出できる。例えば図８に示すように、ダイ６４Ｂに欠陥６６Ａ、６６Ｂが存在する場合、正常なダイ６４Ａとの干渉画像６８Ａは図８のようになり、欠陥部分６６Ａ、６６Ｂが強調された画像となる。正常なダイ６４Ｃとの干渉画像も同様である。
【００７９】
本実施形態では、前述したように、対物レンズ１５の後側焦点位置と、結像レンズ１７の前側焦点位置とが、図１における点Ｑの位置で一致するように、対物レンズ１５から結像レンズ１７までの光学系部材を配置し、所謂両側テレセントリック光学系となるように構成している。このため、結像レンズ１７を透過した照明光Ｌ２のうち、ハーフミラー１８を透過した照明光Ｌ２１とその主軸Ｌ２１Ｂ、ハーフミラー１８を反射した照明光Ｌ２２とその主軸Ｌ２２Ｂとが平行になると共に、ハーフミラー３０を透過、反射した照明光Ｌ２１、Ｌ２２と、これらの主軸とが全て平行となるため、照明光Ｌ２１、Ｌ２２が干渉しても撮像した画像に干渉縞が発生せず、信号強度ＳＢが一定となる。これにより、高精度で欠陥を検出することができる。
【００８０】
（第２実施形態）
【００８１】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、欠陥検査装置１０１と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００８２】
図９には、本実施形態に係る欠陥検出装置１０Ａを示した。同図に示すように、欠陥検出装置１０Ａは、欠陥検査装置１０１と構成部材は同一であるが、欠陥検査装置１０Ａは、両側テレセントリック光学系を構成している点で欠陥検査装置１０１と異なる。すなわち、図９に示すように、対物レンズ１５の後側焦点位置と、結像レンズ１７の前側焦点位置とが、ハーフミラー１８の偏向の中心点Ｃの位置で一致するように、対物レンズ１５と結像レンズ１７とが配置されている。
【００８３】
これにより、第１実施形態と同様に、結像レンズ１７を透過した照明光Ｌ２のうち、照明光Ｌ２１とその主軸Ｌ２１Ｂ、照明光Ｌ２２とその主軸Ｌ２２Ｂとが平行になるため、照明光Ｌ２１、Ｌ２２の波面Ｌ２１Ａ、Ｌ２２Ａが平行となる。従って、照明光Ｌ２１、Ｌ２２が干渉しても撮像した画像に干渉縞が発生せず、照明光の信号強度ＳＢが一定となる。これにより、高精度で欠陥を検出することができる。
【００８４】
（第３実施形態）
【００８５】
次に、本発明の第３実施形態について説明する。なお、欠陥検査装置１０Ａと同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００８６】
図１０には、本実施形態に係る欠陥検出装置１０Ｂを示した。同図に示すように、欠陥検出装置１０Ｂは、対物レンズ１５とハーフミラー１８との間にリレーレンズ７２Ａ、７２Ｂを備えている点、ミラー２２が偏向器を兼用している点、ミラー２６が位相シフタを兼用している点で、欠陥検査装置１０Ａと異なる。
【００８７】
そして、対物レンズ１５の後側焦点位置と、結像レンズ１７の前側焦点位置とが、ミラー２２の偏向の中心点Ｃで一致するように、対物レンズ１５から結像レンズ１７までの光学系部材が配置されている。
【００８８】
この場合も、第２実施形態と同様に、結像レンズ１７を透過した照明光Ｌ２のうち、照明光Ｌ２１とその主軸、照明光Ｌ２２とその主軸とが平行になるため、照明光Ｌ２１、Ｌ２２が干渉しても撮像した画像に干渉縞が発生せず、照明光の信号強度ＳＢが一定となる。これにより、高精度で欠陥を検出することができる。
【００８９】
また、対物レンズ１５とハーフミラー１８との間にリレーレンズ７２Ａ、７２Ｂを備えているので、ハーフミラー１８からハーフミラー３０までの干渉計の位置の自由度を向上させることができる。
【００９０】
（第４実施形態）
【００９１】
次に、本発明の第４実施形態について説明する。なお、欠陥検査装置１０Ｂと同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００９２】
本実施形態では、ナノインプリントモールド１２に形成された周期パターンによる回折光をカットするための周期パターンカットマスクを用いた欠陥検査装置について説明する。
【００９３】
例えばＳＲＡＭ等のメモリ素子においては、１つのチップ内に規則正しい周期的な回路パターンを持つのが一般的である。この場合、その回路パターンを形成するためのナノインプリントモールド１２は、波長より周期の大きい繰返しパターンを持つことがある。この場合、この繰返しパターンは光に対して回折格子として作用するため、特定の方角に回折光を発する。従って、数ｎｍから数十ｎｍの欠陥からの信号光量に対して、周期的な回路パターンの回折光の方が明るくなる場合、欠陥の検出能力が低下する場合がある。
【００９４】
そこで、図１１に示すように、本実施形態に係る欠陥検出装置１０Ｃは、対物レンズ１５とリレーレンズ７２Ａとの間の、ナノインプリントモールド１２に形成されたパターンに対応したフーリエ変換パターンの光学像が形成されるフーリエ変換面に、このフーリエ変換パターンが形成された周期パターンカットマスク９０を備えている。
【００９５】
周期パターンカットマスク９０は、例えば複屈折性素子や液晶等で構成される。この場合、制御部４０により、ナノインプリントモールド１２に形成された周期パターンに対応したフーリエ変換パターンが形成（表示）されるように、周期パターンカットマスク９０を制御する。
【００９６】
このような周期パターンカットマスク９０がフーリエ変換面に配置されることにより、周期的な回路パターンによる回折光をカットすることができるため、欠陥部分を高精度で検出することができる。
【００９７】
なお、本発明は上記実施例に限定されず、特許請求の範囲に記載された技術的思想を逸脱しない範囲で各種の変更や修正が可能であることはもちろんである。例えば、本発明に係る欠陥検出装置の干渉像を得る方法として、本実施形態では、マッハ・ツェンダー法（図１参照）を例示したが、他のジャマン法、マイケルソン法、フィゾー法、トワイマン・グリーン法などを適宜用いても構わない。
【符号の説明】
【００９８】
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ       欠陥検査装置
１２   ナノインプリントモールド
１４   光源
１５   対物レンズ
１７   結像レンズ
１８   ハーフミラー
２０Ａ、２０Ｂ       偏向器
２２、２６    ミラー
２４   位相補償板
２８   位相シフタ
２８Ａ、２８Ｂ       プリズム
３０   ハーフミラー
３２   結像レンズ
３４   撮像素子
４０   制御部
４２Ａ、４２Ｂ、４４ 駆動部
４６   メモリ
７２Ａ、７２Ｂ       リレーレンズ
９０   周期パターンカットマスク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図７】
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【図８】
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【図１０】
2012042218.tif 000009
【図１１】
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【図１２】
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【図４】
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【図６】
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【図９】
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【図１３】
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【図１４】
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