(57)【要約】【課題】干渉縞の発生を大幅に抑制することができる光学系、パターン検査装置、パターンの検査方法、パターンを有する物品の製造方法を提供する。【解決手段】入射する光を複数のビームに分割するインテグレータユニットと、前記インテグレータユニットを光軸の回りに回動させる第１の駆動手段と、前記インテグレータユニットの出射側に設けられ、互いに光路長が異なる複数の凹部を有する回転位相板と、前記回転位相板を回転させる第２の駆動手段と、を備えたことを特徴とする光学系が提供される。【選択図】図１
2009168524.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射する光を複数のビームに分割するインテグレータユニットと、
前記インテグレータユニットを光軸の回りに回動させる第１の駆動手段と、
前記インテグレータユニットの出射側に設けられ、互いに光路長が異なる複数の凹部を有する回転位相板と、
前記回転位相板を回転させる第２の駆動手段と、
を備えたことを特徴とする光学系。
【請求項２】
前記光の光束を拡大して前記インテグレータユニットに入射させるレンズと、
前記回転位相板から出射した光を集光するコンデンサレンズと、
をさらに備えたこと、を特徴とする請求項１記載の光学系。
【請求項３】
光源と、
前記光源から出射する光の光路上に設けられた請求項１または２に記載の光学系と、
前記光学系の出射側の光路上に設けられ、検査対象物を載置するステージと、
前記検査対象物を透過した光の光路上に設けられ、前記検査対象物を透過した光を集光する結像光学系と、
前記結像光学系により集光された光の強度を検出する検出手段と、
を備えたことを特徴とするパターン検査装置。
【請求項４】
前記検出手段は、複数の光電変換素子を第１の方向に併設した測光ラインを、前記第１の方向に直交する第２の方向に沿って複数有し、
隣接する前記測光ラインからの光強度出力信号を順次足しあわせて蓄積し、
すべての測光ライン分の前記光強度信号が蓄積された後に、蓄積された前記光強度信号を出力すること、を特徴とする請求項３記載のパターン検査装置。
【請求項５】
前記検出手段からの出力に基づいて、パターン欠陥の有無を判断する判定手段をさらに備えたことを特徴とする請求項３または４に記載のパターン検査装置。
【請求項６】
互いに倍率の異なる複数の結像光学系と、
前記検査対象物を透過した光の光路上に前記倍率の異なる結像光学系を選択的に移動させることで前記倍率の切換を行う第１の切換手段をさらに備えたことを特徴とする請求項３〜５のいずれか１つに記載のパターン検査装置。
【請求項７】
前記結像光学系に設けられたレンズのうち、少なくとも１つのレンズを選択的に移動させることで倍率の切換を行う第２の切換手段をさらに備えたことを特徴とする請求項３〜５のいずれか１つに記載のパターン検査装置。
【請求項８】
複数のレンズ素子を有するインテグレータユニットにより、入射した光を複数のビームに分割し、
前記インテグレータユニットを光軸の回りに所定の角度だけ傾けるとともに、前記インテグレータユニットの出射側に設けられ、互いに光路長の異なる複数の凹部を有する回転位相板を回転させ、
前記回転位相板から出射した光を検査対象物に照射し、
結像光学系により前記検査対象物を透過した光を集光し、
検出手段により前記集光された光の強度を検出すること、を特徴とするパターンの検査方法。
【請求項９】
前記回転位相板を回転させることにより、透過する光の位相を連続的に変化させることを特徴とする請求項８記載のパターンの検査方法。
【請求項１０】
切換手段により前記結像光学系の倍率が切り換え可能としたことを特徴とする請求項８または９に記載のパターンの検査方法。
【請求項１１】
前記干渉縞の発生が抑制されるように、前記角度を調整することを特徴とする請求項８〜１０のいずれが１つに記載のパターンの検査方法。
【請求項１２】
請求項８〜１１のいずれか１つに記載のパターンの検査方法を用いて、パターンの検査を行うことを特徴とするパターンを有する物品の製造方法。
【請求項１３】
請求項３〜７のいずれか１つに記載のパターン検査装置を用いて、パターンの検査を行うことを特徴とするパターンを有する物品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学系、パターン検査装置、パターンの検査方法、パターンを有する物品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ウェーハやフォトマスクなどのように表面にパターンを有する検査対象物のパターンの欠陥を検査するパターン検査装置が知られている。    
このようなパターン検査装置は、検査対象物に対して光を照射する光源と、検査対象物の像を検出して画像信号を出力する検出手段と、出力された画像信号に基づいてパターン欠陥の有無を判断する判定手段とを備えている。
従来、このようなパターン検査装置に用いられる光源としては、水銀ランプが使用されていた。しかしながら、パターンの微細化・高集積化にともないパターン検査装置には高い分解能を発揮することが要求され、水銀ランプよりも波長の短い光を出射可能なレーザ光源が用いられるようになってきている。
【０００３】
ところが、レーザ光をパターン検査装置の光源として用いると、レーザ光の可干渉性から一定の干渉縞（スペックル）が発生してしまう場合がある。そして、干渉縞が発生した場合には、パターン欠陥の判別が困難になるという問題がある。
【０００４】
そのため、回転位相板を回転させることでレーザ光の位相を変化させ、レーザ光の明るさを平均化する技術が提案されている（特許文献１を参照）。    
また、インテグレータユニットのレンズ素子の並び方向と蓄積型ラインセンサの並び方向とを所定の角度傾けることでレーザ光の明るさを平均化する技術が提案されている（特許文献２を参照）。
しかしながら、これらの技術を用いたとしても干渉縞の発生を完全には抑制することができず、近年の微細化・高集積化されたパターンに対する検査精度を向上させるためにはさらなる改善が望まれていた。
【特許文献１】特開平１１−７２９０５号公報
【特許文献２】特開平１１−２６０６８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、干渉縞の発生を大幅に抑制することができる光学系、パターン検査装置、パターンの検査方法、パターンを有する物品の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、入射する光を複数のビームに分割するインテグレータユニットと、前記インテグレータユニットを光軸の回りに回動させる第１の駆動手段と、前記インテグレータユニットの出射側に設けられ、互いに光路長が異なる複数の凹部を有する回転位相板と、前記回転位相板を回転させる第２の駆動手段と、を備えたことを特徴とする光学系が提供される。
【０００７】
本発明の他の一態様によれば、光源と、前記光源から出射する光の光路上に設けられた請求項１または２に記載の光学系と、前記光学系の出射側の光路上に設けられ、検査対象物を載置するステージと、前記検査対象物を透過した光の光路上に設けられ、前記検査対象物を透過した光を集光する結像光学系と、前記結像光学系により集光された光の強度を検出する検出手段と、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。
【０００８】
本発明の他の一態様によれば、複数のレンズ素子を有するインテグレータユニットにより、入射した光を複数のビームに分割し、前記インテグレータユニットを光軸の回りに所定の角度だけ傾けるとともに、前記インテグレータユニットの出射側に設けられ、互いに光路長の異なる複数の凹部を有する回転位相板を回転させ、前記回転位相板から出射した光を検査対象物に照射し、結像光学系により前記検査対象物を透過した光を集光し、検出手段により前記集光された光の強度を検出すること、を特徴とするパターンの検査方法が提供される。
【０００９】
本発明の他の一態様によれば、上記のパターンの検査方法を用いて、パターンの検査を行うことを特徴とするパターンを有する物品の製造方法が提供される。
【００１０】
本発明の他の一態様によれば、上記のパターン検査装置を用いて、パターンの検査を行うことを特徴とするパターンを有する物品の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、干渉縞の発生を大幅に抑制することができる光学系、パターン検査装置、パターンの検査方法、パターンを有する物品の製造方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
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。尚、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。
【００１３】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るパターン検査装置を例示するための模式構成図である。      
また、図２は、インテグレータユニット５の回動を例示するための模式平面図である。尚、図２は、図１におけるインテグレータユニット５を光の入射方向側（光源２が設けられる側）から見た図である。      
また、図３は、回転位相板７を例示するための模式図である。尚、図３は、図１における回転位相板７を光の入射方向側（光源２が設けられる側）から見た図である。また、図３（ａ）は模式平面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）における任意の一部Ａを拡大した図、図３（ｃ）は、図３（ｂ）におけるＢ−Ｂ矢視断面の拡大図である。
【００１４】
図１に示すように、パターン検査装置１は、光源２と、光の断面におけるエネルギーの強度分布を均一化するとともに干渉縞の発生を抑制する光学系１０と、光学系１０の出射側の光路上に設けられ検査対象物Ｗを載置、保持するステージ１１と、検査対象物Ｗを透過した光の光路上に設けられ検査対象物Ｗを透過した光を集光する結像光学系１４と、結像光学系１４により集光された光の強度を検出する検出手段１５と、制御手段１６と、を備えている。
【００１５】
光源２は、特に限定されるものではないが、高精度、高輝度の検査画像を検出手段１５の検出面上に結像させるためには、レーザ光を出射するレーザ光源とすることが好ましい。尚、説明の便宜上、以下では光源２がレーザ光源である場合を例示することにする。      また、近年の微細化・高集積化されたパターンの検査に対応するために、パターン検査装置には高い分解能を発揮することが求められており、高分解能を実現するためには照射光の波長を短波長化する必要がある。そのため、紫外域の波長をもつレーザ光を出射可能な光源とすることがより好ましい。  
また、光源２は、制御手段１６と電気的に接続され、制御手段１６によりレーザ光の出射、停止などが制御されるようになっている。
【００１６】
光学系１０は、レーザ光の光束を拡大してインテグレータユニット５に入射させる凸レンズ３、４と、入射する光を複数のビームに分割するとともに光の断面におけるエネルギーの強度分布を均一化するためのインテグレータユニット５と、インテグレータユニット５を光軸Ｌ回りに回動させる駆動手段６と、インテグレータユニット５の出射側に設けられ光路長の異なる複数の凹部を有する回転位相板７と、回転位相板７を回転させる駆動手段８と、回転位相板７から出射した光を集光し検査対象物Ｗを照射するコンデンサレンズ９と、を備えている。
【００１７】
インテグレータユニット５は、複数のレンズ素子５ａがアレイ状に並べられて集積化された構造を有している。このインテグレータユニット５によれば、複数の２次光源像を形成することができ、これらの瞳像を検査対処物Ｗ上に重なり合わせることができるため、レーザ光の強度分布を均一化することができる。すなわち、入射した光を複数のビームに分割するとともに光の断面におけるエネルギーの強度分布を均一化することができる。
図１、図２に示すように、インテグレータユニット５は、調整手段６により回動可能となっている。調整手段６は、例えば、制御モータと、歯車、ベルトなどの伝導手段とを備えたものとすることができる。また、調整手段６に設けられる制御モータなどは、図示しないドライバなどを介して制御手段１６と電気的に接続されている。そのため、制御手段１６は、調整手段６に設けられた制御モータを制御することでインテグレータユニット５を回動させて、光軸Ｌ回りに所望の角度αだけ傾けることができるようになっている。  
そして、インテグレータユニット５を光軸Ｌ回りに傾けることにより、複数のビームの干渉により形成される干渉縞の発生を抑制することができる。尚、インテグレータユニット５を光軸Ｌ回りに傾けることにより、干渉縞の発生が抑制されることに関しては後述する。
【００１８】
図３に示すように、回転位相板７は、透光性を有し、光路長の異なる（深さの異なる）複数の凹部７ａ〜７ｄがその表面にランダムに設けられた円盤である。また、各凹部７ａ〜７ｄは、レーザ光の位相をそれぞれ０（凹部７ｂ）、１／４λ（凹部７ａ）、１／２λ（凹部７ｄ）、３／４λ（凹部７ｃ）…だけずらすことのできる光路長（厚み寸法）に形成されている。尚、説明の便宜上、凹部を４段階とし、位相を１／４λずつずらす場合を例示したが、これに限定されるわけではない。凹部の段数と、位相のずれ量は適宜変更することができる。
図１に示すように、回転位相板７は、駆動手段８により回転することができるようになっている。駆動手段８は、例えば、制御モータとすることができ、図示しないドライバを介して制御手段１６と電気的に接続されている。そのため、制御手段１６は、制御モータ（駆動手段８）を制御することで回転位相板７を所定の回転数（例えば、１００００ｒｐｍ）で回転させることができるようになっている。
【００１９】
回転位相板７は、場所により光路長（厚み寸法）が異なることから、透過するレーザ光の位相を各凹部７ａ〜７ｄの光路長（厚み寸法）に応じてランダムに変化させることができる。さらに回転位相板７を回転させることにより、透過する光の位相が連続的に変化するので、レーザ光の明るさを平均化させることができる。その結果、干渉縞の発生を抑制することができる。尚、回転位相板７を用いて干渉縞の発生を抑制することに関しては後述する。
【００２０】
ステージ１１は、例えば、ＸＹテーブルとすることができる。ステージ１１は、載置された検査対象物Ｗを保持し、これを任意のＸＹ方向（水平方向）位置に移動させることができる。ステージ１１は、図示しない駆動ドライバなどを介して制御手段１６と電気的に接続されている。そして、制御手段１６は、検査対象物Ｗを所望の位置に移動させるためにステージ１１を制御する。
【００２１】
結像光学系１４は、対物レンズ１２、結像レンズ１３を備えている。対物レンズ１２、結像レンズ１３は、検査対象物Ｗを透過したレーザ光を集光し、検出手段１５の検出面に向けて出射する。尚、説明の便宜上、対物レンズ１２、結像レンズ１３が１枚ずつ設けられる場合を例示したがこれに限定されるわけではない。レンズの枚数や種類、倍率、配置などは適宜変更することができる。  
検出手段１５は、例えば、蓄積型（ＴＤＩ）センサ（例えば、蓄積型ＣＣＤラインセンサなど）とすることができる。蓄積型センサ（検出手段１５）は、光電変換素子が図１中のＹ方向に並べられて形成されたラインをＹ方向に直交するＸ方向にｎ段並べたものである。例えば、１ライン１０４８画素、計６４ラインの光電変換素子が設けられたものなどを例示することができる。
【００２２】
蓄積型センサ（検出手段１５）は、ステージ１１の移動に同期させて、１ラインからの光強度出力信号を隣のラインからの光強度出力信号に順次足しあわせながら蓄積し、全ライン分の強度信号が蓄積されたならばこれを出力する特殊な機能を有している。  
すなわち、蓄積型センサ（検出手段１５）は、複数の光電変換素子をＹ方向に並べることで形成されたラインを、Ｙ方向に直交するＸ方向に複数有し、隣接するラインからの光強度出力信号を順次足しあわせながら蓄積し、すべてのライン分の光強度信号が蓄積された後に、蓄積された光強度信号を出力するようになっている。
【００２３】
尚、光強度信号の蓄積などは、蓄積型センサ（検出手段１５）に内蔵された図示しないセンサ回路により制御されるようになっている。
【００２４】
ここで、蓄積型センサ（検出手段１５）の信号蓄積にかかる時間（信号蓄積時間）は、検査対象物Ｗの検査箇所を全ラインの全てで検出するのに必要な時間に等しい。この場合、信号蓄積時間を光学系１０により光の明るさを平均化するのに必要な最小の時間と同じになるように設定することが好ましい。
【００２５】
例えば、干渉縞に対応する光の波形を波長λだけずらすことのできる時間と信号蓄積時間とを一致させるようにすれば、レーザ光の可干渉性に影響されない均一な検出信号を得ることができる。
【００２６】
尚、これとは逆に、蓄積型センサ（検出手段１５）の信号蓄積時間に合わせて、回転位相板７の回転数を決定するようにしてもよい。この場合、蓄積型センサ（検出手段１５）の信号蓄積時間が短い場合には、この短い時間内で光の明るさを平均化する必要がある。そのため、回転位相板７の回転数を大きくすることが必要となる。
【００２７】
例えば、回転位相板７の回転数を１００００ｒｐｍとし、蓄積型センサ（検出手段１５）の１ラインのスキャン時間を３０μｓｅｃとして信号蓄積時間を３０μｓｅｃ＊６４＝１．９２ｍｓｅｃとすることで、均一な検出信号を得ることができる。
【００２８】
このようにして検出された検査画像（パターン像）は図示しない判定手段に送られる。図示しない判定手段は、検出手段１５からの出力と予め定められた判定基準に基づいて、パターン欠陥の有無を判断する。この場合、図示しない判定手段は、制御手段１６に内蔵させることもできるし、制御手段１６とは別に設けるようにすることもできる。また、さらに、図示しない判定手段による検査結果を修復装置などに送り、パターン欠陥の修復に利用することもできる。
【００２９】
次に、回転位相板７を用いて干渉縞の発生を抑制することに関してさらに説明をする。  前述したように、回転位相板７は、場所により光路長（厚み寸法）が異なることから、透過するレーザ光の位相を各凹部７ａ〜７ｄの光路長（厚み寸法）に応じて連続的に変化させることができる。そして、回転位相板７を高速で回転させることにより異なる位相のレーザ光が足し合わされ、レーザ光の明るさが平均化されることになる。
【００３０】
図４は、回転位相板７を設けていない場合の干渉縞を例示するための模式図である。尚、図４（ａ）は、干渉縞の様子を例示するための模式図、図４（ｂ）は、図４（ａ）におけるＣ−Ｃ断面の明るさの分布を例示するための模式グラフ図である。    
また、図５は、回転位相板７を設けた場合の干渉縞を例示するための模式図である。尚、図５（ａ）は、干渉縞の様子を例示するための模式図、図５（ｂ）は、図５（ａ）におけるＤ−Ｄ断面の明るさの分布を例示するための模式グラフ図である。
回転位相板７を設けていない場合には、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、明るさの分布に±２５％程度のバラツキが生じ、干渉縞が発生していることがわかる。  
また、回転位相板７を設け、それを高速回転させるようにすれば、図５（ａ）に示すように、干渉縞の発生が抑制されることがわかる。    
しかしながら、回転位相板７を設け、それを高速回転させた場合であっても、図５（ｂ）に示すように、明るさの分布に±３．５％程度のバラツキが生じることになる。
ここで、近年の微細化・高集積化されたパターンにおいては発生する欠陥も微細であり、明るさの分布に±３．５％程度のバラツキが生じた場合であっても欠陥の判別が困難となる場合がある。
【００３１】
図６は、図４（ｂ）における波形と図５（ｂ）における波形とを比較するために重ね合わせた図である。    
図６に示すように、両者のバラツキのピッチはほぼ同様である。すなわち、明るさの分布の「山」の部分同士の位置がほぼ一致し、「谷」の部分同士の位置もほぼ一致している。そのため、両者は同様の特性を有し、回転位相板７を用いるだけでは干渉縞が取り切れていないことがわかる。この場合、凹部の細分化や回転速度を上げるなどして明るさ分布の改善を図ることも考えられるが、回転位相板７の改良だけではさらなる改善は困難である。
【００３２】
そのため、本実施の形態においては、インテグレータユニット５を光軸Ｌ回りに所定の角度傾けることで、明るさの分布のさらなる改善を図るようにしている。    
ここでまず、インテグレータユニット５を光軸Ｌ回りに所定の角度傾けることによる明るさの分布の改善について例示をする。
図７は、インテグレータユニット５を光軸Ｌ回りに所定の角度傾けたことによる明るさの分布の改善について例示をするための模式図である。    
図７（ａ）は、蓄積型センサ（検出手段１５）の位置における干渉縞を例示するための模式図である。尚、図中の「横線」は、蓄積型センサ（検出手段１５）のライン位置を表している。    
また、図７（ｂ）は、各ラインにおける明るさ分布を示す波形（光強度出力信号）を例示するための模式図である。    
また、図７（ｃ）は、各ラインにおける明るさ分布の波形（光強度出力信号）を蓄積して行く様子を例示するための模式図である。
図７（ａ）に示すように、インテグレータユニット５を光軸Ｌ回りに所定の角度傾けるようにすれば、発生する干渉縞の位置も傾けることができる。そのため、図７（ｂ）に示すように、各ラインにおける明るさ分布の波形（光強度出力信号）を図中のＹ１方向にずらすことができる。そして、図７（ｃ）に示すように、蓄積型センサ（検出手段１５）によりこれらの波形（光強度出力信号）が順次足し合わされながら蓄積される。その結果、図７（ｄ）に示すように、レーザ光の明るさの分布が平均化されることで均一化が図れることになる。
【００３３】
ここで、インテグレータユニット５を光軸Ｌ回りに傾ける角度αは、以下の（１）式のようにすることができる。すなわち、ｍとａｒｃｓｉｎ（ｄ／ｎｐ）との積で表すことができる。      
α＝ｍ・ａｒｃｓｉｎ（ｄ／ｎｐ）    ・・・（１）    
この場合、ｎは蓄積型センサ（検出手段１５）のライン数、ｐはラインピッチ、ｄは蓄積型センサ（検出手段１５）上における干渉縞のピッチ、ｍは自然数である。
【００３４】
図８は、回転位相板７を回転させ、さらにインテグレータユニット５を傾けたことによる効果を例示するための模式グラフ図である。    
図８（ａ）は、回転位相板７のみを設け回転位相板７を回転させた場合、図８（ｂ）は、インテグレータユニット５のみを設けインテグレータユニット５を光軸Ｌ回りに所定の角度傾けた場合、図８（ｃ）は、回転位相板７とインテグレータユニット５を設け、回転位相板７を回転させ、かつ、インテグレータユニット５を光軸Ｌ回りに所定の角度傾けた場合である。
図８（ａ）に示すように、回転位相板７のみを設け回転位相板７を回転させた場合には、図５（ｂ）において例示をしたように明るさの分布に±３．５％程度のバラツキが生じる。また、図８（ｂ）に示すように、インテグレータユニット５のみを設けインテグレータユニット５を光軸Ｌ回りに所定の角度傾けた場合にも同程度のバラツキが生じる。
これに対し、図８（ｃ）に示すように、回転位相板７とインテグレータユニット５を設け、回転位相板７を回転させ、かつ、インテグレータユニット５を光軸Ｌ回りに所定の角度傾けた場合には、明るさの分布のバラツキをさらに低減させることができる。
ここで、パターンの検査を行う際には、図１に示した光学系１０や結像光学系１４における倍率が変更される場合がある。例えば、検査対象物Ｗの種類やパターンの微細化・高集積化の程度などの検査条件により結像光学系１４の倍率切換が行われたり、ズーム機構などにより倍率が変更されたりする場合がある。
【００３５】
このように光学系１０や結像光学系１４における倍率が変更された場合には、蓄積型センサ（検出手段１５）上における干渉縞のピッチｄが変動するおそれがある。そして、干渉縞のピッチｄが変動した場合には、前述の（１）式からわかるように、インテグレータユニット５を光軸Ｌ回りに傾ける角度αが適正値からずれてしまい明るさの分布のバラツキが大きくなってしまうおそれがある。
【００３６】
本実施の形態においては、調整手段６によりインテグレータユニット５が回動可能となっているので、個々の検査条件に合わせて最適な角度αに調整することができる。
図９は、インテグレータユニット５を光軸Ｌ回りに傾ける角度を調整した効果を例示するための模式グラフ図である。    
図９（ａ）は、光学系１０や結像光学系１４における倍率が変更された結果、角度αが適正値からずれてしまった場合、図９（ｂ）は角度αを適正値に調整した場合を例示するための模式グラフ図である。  
回転位相板７とインテグレータユニット５を設け、回転位相板７を回転させ、かつ、インテグレータユニット５を光軸Ｌ回りに適正な角度傾けた場合には、図８（ｃ）に示すように、明るさの分布のバラツキを低減させることができる。しかしながら、例えば、検査条件などによっては光学系１０や結像光学系１４における倍率が変更される場合があり、図９（ａ）に示すように、明るさの分布のバラツキが大きくなってしまう場合がある。
本実施の形態によれば、調整手段６によりインテグレータユニット５を回動させて、角度αの調整をすることができるので、図９（ｂ）に示すように明るさの分布のバラツキを小さくすることができる。
【００３７】
すなわち、本実施の形態によれば、検査条件などが変わりインテグレータユニット５の傾き角度αが適正な値でなくなった場合においても、明るさの分布のバラツキが小さくなるように角度αの調整をすることができる。
ここで、角度αの調整は、検出手段１５の出力に基づいて行うようにすることができる。例えば、明るさの分布に所定の範囲を設け、検出手段１５の出力波形がこの範囲に入るように制御手段１６が調整手段６を制御することで、角度αの調整をすることができる。また、検出手段１５の出力波形を図示しない表示装置に表示させ、作業者が調整手段６を直接操作して角度αを調整するようにすることもできる。また、検査条件などと角度αとの関係を予め実験などで求めてデータベース化し、検査条件などが入力されると角度αも連動するようにして調整されるようにすることもできる。
【００３８】
また、説明の便宜上、調整手段６として制御モータを備えたものを説明したが、例えば、制御モータを備えていない調整手段６とすることもできる。その場合は、図示しない表示装置に表示された検出手段１５の出力波形に基づいて、作業者が調整手段６に備えられた図示しない伝導手段などを操作して角度αを調整するようにすればよい。
【００３９】
次に、本発明の実施の形態に係るパターンの検査方法をパターン検査装置１の作用とともに例示をする。    
図１０は、本発明の実施の形態に係るパターンの検査方法を例示するためのフローチャートである。尚、説明の便宜上、光源２をレーザ光源として例示をする。
【００４０】
まず、光源２（レーザ光源）からレーザ光を出射させ、出射したレーザ光を前述の光学系１０に入射させて、レーザ光の強度分布の均一化と光の明るさの平均化を行う（ステップＳ１）。    
すなわち、インテグレータユニット５によりレーザ光の強度分布を均一化し、光軸Ｌ回りに所定の角度αだけ傾けられたインテグレータユニット５と回転する回転位相板７とにより光の明るさを平均化する。
【００４１】
光源２から出射したレーザ光は、凸レンズ３、４によりその光束が拡大されインテグレータユニット５に入射する。そして、インテグレータユニット５によりレーザ光の強度分布が均一化される。詳細には、インテグレータユニット５に設けられた複数のレンズ素子５ａにより複数の２次光源像を形成し、これらの瞳像を検査対処物Ｗ上に重なり合わせることでレーザ光の強度分布を均一化する。すなわち、複数のレンズ素子５ａを有するインテグレータユニット５により、入射した光を複数のビームに分割するとともに光の断面におけるエネルギーの強度分布を均一化する。
【００４２】
また、インテグレータユニット５を光軸Ｌ回りに角度αだけ傾けることにより、検出手段１５（蓄積型センサ）の各ラインにおける明るさ分布の波形をずらすようにする。そして、インテグレータユニット５から出射したレーザ光は回転位相板７に入射し、回転する回転位相板７によりレーザ光の位相を連続的に変化させる。すなわち、インテグレータユニット５を光軸Ｌ回りに所定の角度αだけ傾けるとともに、インテグレータユニット５の出射側に設けられ、光路長の異なる複数の凹部を有する回転位相板７を回転させることにより、前述の複数のビームの干渉により形成される干渉縞の発生を抑制するようにする。
【００４３】
尚、検査条件などが変わりインテグレータユニット５の傾き角度αが適正な値でなくなった場合には、調整手段６により適正な角度となるよう調整される。すなわち、干渉縞の発生が抑制されるように、角度αが調整される。また、ステージ１１により検査対象物Ｗを移動させることで、照射位置（検査の対象となる位置）が所望の位置に変更される。
【００４４】
次に、回転位相板７から出射したレーザ光を検査対象物Ｗに照射し、検査対象物Ｗを透過したレーザ光を結像光学系１４により検出手段１５（蓄積型センサ）の検出面上に集光させる（ステップＳ２）。  
次に、検出手段１５（蓄積型センサ）により、検出手段１５（蓄積型センサ）の全ライン分の光強度出力信号が足し合わされ、その結果が検査画像（パターン像）として出力される（ステップＳ３）。すなわち、検出手段１５により集光された光の強度を検出する。
出力された検査画像（パターン像）は、例えば、制御手段１６に送られ欠陥の有無が判断されたり、さらに検査結果が修復装置などに送られ、パターンの修復などを行ったりすることもできる。
【００４５】
本実施の形態によれば、インテグレータユニット５を光軸Ｌ回りに傾け、回転する回転位相板７によりレーザ光の位相を連続的に変化させることで、光の明るさの平均化の精度を高めることができる。そのため、干渉縞の発生を大幅に抑制することができ、近年の微細化・高集積化されたパターンの検査においても検査精度を大幅に向上させることができる。
また、検査条件などが変わりインテグレータユニット５の傾き角度αが適正な値でなくなった場合であっても、調整手段６により適正な角度となるよう調整することができる。そのため、種々の検査条件に対しても、迅速で精度の高い検査を行うことができる。
【００４６】
図１１は、本発明の第２の実施の形態に係るパターン検査装置を例示するための模式構成図である。尚、図１において例示をしたものと同様の部分には同じ符号を付し、その説明は省略する。    
図１１に示すように、パターン検査装置２０は、光源２と、光の断面におけるエネルギーの強度分布を均一化するとともに干渉縞の発生を抑制する光学系１０と、光学系１０の出射側の光路上に設けられ検査対象物Ｗを載置、保持するステージ１１と、検査対象物Ｗを透過した光の光路上に設けられ検査対象物Ｗを透過した光を集光する結像光学系２１と、結像光学系２１により集光された光の強度を検出する検出手段１５と、制御手段１６と、を備えている。
結像光学系２１は、第１の結像光学系１４ａと、第２の結像光学系１４ｂと、切換手段２２とを備えている。また、第１の結像光学系１４ａには、対物レンズ１２、結像レンズ１３が備えられ、第２の結像光学系１４ｂには、対物レンズ１２ａ、結像レンズ１３ｂが備えられている。対物レンズ１２、１２ａ、結像レンズ１３、１３ａは、検査対象物Ｗを透過したレーザ光を集光し、検出手段１５の検出面に向けて出射する。また、第１の結像光学系１４ａと第２の結像光学系１４ｂとでは、倍率が異なるものとされている。すなわち、互いに倍率の異なる複数の結像光学系が設けられている。
切換手段２２は、例えば、制御モータ２２ａと、第１の結像光学系１４ａと第２の結像光学系１４ｂとを連結する連結部２２ｂなどを備えたものとすることができる。そして、制御モータ２２ａにより連結部２２ｂを回動させることで、第１の結像光学系１４ａと第２の結像光学系１４ｂとの位置を切り換えることができるようになっている。また、制御モータ２２ａは、図示しないドライバなどを介して制御手段１６と電気的に接続されている。すなわち、切換手段２２は、検査対象物Ｗを透過した光の光路上に倍率の異なる結像光学系を選択的に移動させることで倍率の切換を行う。
【００４７】
そして、例えば、検査条件などにより倍率の変更が必要になった場合には、制御手段１６からの指令により制御モータ２２ａが連結部２２ｂを回動させて、第１の結像光学系１４ａと第２の結像光学系１４ｂとの位置を切り換えることで、倍率の切換を行う。また、必要に応じて、インテグレータユニット５の傾き角度αを適正な値に調整することができる。
【００４８】
尚、説明の便宜上、２組の結像光学系１４ａ、１４ｂを備える場合を例示したがこれに限定されるわけではない。また、対物レンズ１２、１２ａ、結像レンズ１３、１３ａが１枚ずつ設けられる場合を例示したがこれに限定されるわけではない。結像光学系やレンズの数、種類、倍率、配置、切換の順番などは適宜変更することができる。    
また、切換手段２２として倍率の異なる結像光学系を選択的に移動させることで倍率の切換を行うものを例示したがこれに限定されるわけではない。例えば、ズーム機構を備えたものであってもよい。すなわち、切換手段は、結像光学系に設けられたレンズのうち、少なくとも１つのレンズを選択的に移動させることで倍率の切換を行うようなものであってもよい。
【００４９】
本実施の形態においては、検査条件などにより結像光学系の倍率などの変更が必要となった場合にも、レンズの交換や配置の調整などをすることなく、切換手段２２により適切な倍率を有する結像光学系に迅速に切り換えることができる。そのため、切換時間を短縮することができ生産性を向上させることができる。    
また、前述したように、結像光学系の倍率が変更された場合には、インテグレータユニット５の傾き角度αが適正な値でなくなるおそれがあるが、調整手段６により角度αが適正な値となるように調整することができる。そのため、切換手段２２による生産性向上の利益を充分に享受することができる。  
この場合、前述したように、角度αの調整は、制御手段１６が調整手段６を制御することで行うこともできるし、図示しない表示装置に表示された検出手段１５の出力波形に基づいて、作業者が調整手段６を操作することで行うこともできる。
【００５０】
次に、本実施の形態に係るパターンの検査方法をパターン検査装置２０の作用とともに例示をする。    
図１０において例示をしたパターンの検査方法、パターン検査装置１の作用とは、切換手段２２により結像光学系の倍率を変更することが異なる。また、切換手段２２による倍率の変更にともない、必要に応じてインテグレータユニット５の傾き角度αを適正な値に調整することが異なる。
【００５１】
すなわち、検査条件などにより結像光学系の倍率などの変更が必要となった場合には、切換手段２２により結像光学系の倍率が切り換えられる。そして、必要に応じてインテグレータユニット５の傾き角度αが適正な値に調整される。      
その後、図１０において例示をしたステップＳ１〜Ｓ３を行うことでパターンの検査をする。    
尚、例えば、検査中に明るさの分布が所定の範囲を超えたような場合には、所定の範囲に入るように制御手段１６により角度αの再調整が行われるようにすることもできる。
【００５２】
次に、本発明の実施の形態に係るパターンを有する物品の製造方法について例示をする。  尚、説明の便宜上、本発明の実施の形態に係るパターンを有する物品の製造方法を半導体装置の製造方法を例にとり説明をする。
【００５３】
この半導体装置の製造方法においては、例えば、前述した本発明の実施の形態に係る光学系１０、パターン検査装置１、２０、パターンの検査方法を用いることができる。
そして、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と、本発明の実施の形態に係る光学系１０、パターン検査装置１、２０、パターンの検査方法を用いてパターンの検査を行う検査工程と、洗浄工程、熱処理工程、不純物導入工程、拡散工程、平坦化工程などの複数の工程と、を繰り返すことにより実施することができる。
ここで、パターンの検査としては、基板（ウェーハ）などのパターンの欠陥、すなわち、線状、穴状などの形状の細り、欠け、形成不良、異物の有無などを検査することを例示することができる。 
尚、パターンの検査については前述したものと同様のため説明は省略する。また、それ以外の工程についても各工程の既知の技術を適用することができるので説明は省略する。  また、説明の便宜上、半導体装置の製造方法を例にとり説明をしたが、これに限定されるわけではない。例えば、液晶表示装置、太陽電池などの電子デバイスの製造におけるパターンの検査工程などにおいても適用させることができる。
【００５４】
また、前述の電子デバイスの製造に用いられる転写マスクなどの精密部品、プリント配線基板、フレキシブル基板、多層配線基板などの電気部品など、表面にパターンを有する物品の製造における検査工程に広く適用させることができる。
【００５５】
以上、本発明の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、光学系１０、パターン検査装置１、２０などが備える各要素の形状、寸法、材質、配置などは、例示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。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るパターン検査装置を例示するための模式構成図である。
【図２】インテグレータユニットの回動を例示するための模式平面図である。
【図３】回転位相板を例示するための模式図である。
【図４】回転位相板を設けていない場合の干渉縞を例示するための模式図である。
【図５】回転位相板７を設けた場合の干渉縞を例示するための模式図である。
【図６】図４（ｂ）における波形と図５（ｂ）における波形とを比較するために重ね合わせた図である。
【図７】インテグレータユニットを光軸回りに所定の角度傾けたことによる明るさの分布の改善について例示をするための模式図である。
【図８】回転位相板を回転させ、さらにインテグレータユニットを傾けたことによる効果を例示するための模式グラフ図である。
【図９】インテグレータユニットを光軸回りに傾ける角度を調整した効果を例示するための模式グラフ図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係るパターンの検査方法を例示するためのフローチャートである。
【図１１】本発明の第２の実施の形態に係るパターン検査装置を例示するための模式構成図である。
【符号の説明】
【００５７】
１  パターン検査装置、２  光源、３  凸レンズ、４  凸レンズ、５  インテグレータユニット、５ａ  レンズ素子、６  調整手段、７  回転位相板、７ａ〜７ｄ  凹部、８  駆動手段、９  コンデンサレンズ、１０  光学系、１１  ステージ、１２  対物レンズ、１２ａ  対物レンズ、１３  結像レンズ、１３ａ  結像レンズ、１４  結像光学系、１４ａ  第１の結像光学系、１４ｂ  第２の結像光学系、１５  検出手段、１６  制御手段、２０  パターン検査装置、２１  結像光学系、２２  切換手段、Ｌ  光軸、Ｗ  検査対象物、α  角度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図６】
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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４】
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【図５】
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【図７】
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