JP2014126557A - 欠陥検査装置及び欠陥検査方法 - Google Patents

欠陥検査装置及び欠陥検査方法 Download PDF

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Abstract

【課題】短い検査時間で、欠陥を感度よく検出可能な欠陥検出装置を提供する。
【解決手段】偏光方向がそれぞれ異なる複数種類の直線偏光を出射する直線偏光出射部と、前記複数種類の直線偏光のそれぞれに対応して貫通孔が設けられた空間フィルタと、前記空間フィルタの貫通孔を通過した前記直線偏光それぞれを被検査物上に集光する集光光学素子と、集光された前記直線偏光が前記被検査物上で反射した反射光を検出する光検出部と、を備えたことを特徴とする欠陥検査装置。
【選択図】図２

Description

本発明は、欠陥検査装置及び欠陥検査方法に関する。
半導体ウェハの検査のために、多様な種類の欠陥検査が行われており、このような欠陥検査には、例えば、明視野像、暗視野像、及び散乱を利用した技術が用いられている。
一方で、半導体デバイスの微細化にともない、検査対象である微細パターンの欠陥や異物などのサイズは数十ナノメートル以下となっている。そのため、このような微細な欠陥の検出を高感度で検出する技術が求められている。
例えば、特許文献１には、空間フィルタにより照明光の一部が遮蔽された異方性のある照明光により、欠陥を検出する技術が開示されている。このような技術により、例えば、異方性のある照明光に対して、相対的に特定の方向に沿ったパターンに関する欠陥を検出する感度を向上させることが可能となる。
米国特許第７３４５７５４号明細書
一方で、異方性のある照明光を用いた場合には、特定の方向に沿ったパターンに関する欠陥の検出感度のみが向上する。そのため、異なる方向に沿ったパターンに関する欠陥を検出する場合には、そのパターンの向きに合わせて照明光の向きを変更し、再度検査を行う必要があり、検査時間が長くなる傾向にある。
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、短い検査時間で、欠陥を感度よく検出可能な欠陥検出装置を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、偏光方向がそれぞれ異なる複数種類の直線偏光を出射する直線偏光出射部と、前記複数種類の直線偏光のそれぞれに対応して貫通孔が設けられた空間フィルタと、前記空間フィルタの貫通孔を通過した前記直線偏光それぞれを被検査物上に集光する集光光学素子と、集光された前記直線偏光が前記被検査物上で反射した反射光を検出する光検出部と、を備えたことを特徴とする欠陥検査装置が提供される。
前記直線偏光出射部は、無偏光の光を出射する光源と、前記光源からの光を、偏光方向がそれぞれ異なる複数種類の前記直線偏光とする偏光フィルタと、を備えてもよい。
前記偏光フィルタは、前記光源からの光を、偏光方向が互いに直交する２種類の直線偏光としてもよい。
前記偏光フィルタと前記空間フィルタとは一体形成されていてもよい。
前記偏光フィルタと前記空間フィルタとが一体形成されたフィルタは、一の方向の両端に第１の貫通孔が設けられ、前記一の方向と異なる他の方向の両端に第２の貫通孔が設けられており、前記第１の貫通孔には、当該第１の貫通孔を通過する光が、所定の方向に偏光するように、偏光子が形成された第１の偏光部が設けられ、前記第２の貫通孔には、当該第２の貫通孔を通過する光が、前記所定の方向とは異なる方向に偏光するように、偏光子が形成された第２の偏光部が設けられていてもよい。
前記所定の方向は、前記一の方向と直交する方向であり、前記所定の方向とは異なる方向は、前記他の方向と直交する方向であってもよい。
前記一の方向と前記他の方向とは互いに直交してもよい。
前記直線偏光出射部は、前記複数種類の直線偏光を個々に出射する複数の光源部からなってもよい。
前記空間フィルタは、前記複数種類の直線偏光のそれぞれに対応して、前記偏光方向と直交する方向の端部に前記貫通孔が設けられていてもよい。
前記光検出部は複数種類の光検出部材からなり、前記反射光を複数種類の偏光成分に分岐させる分岐部をさらに備え、当該分岐部で分岐された前記偏光成分を、前記複数種類の光検出部で個々に検出してもよい。
前記複数種類の光検出部材は、２種類の前記光検出部材であり、前記複数種類の偏光成分は、互いに直交する２種類の前記偏光成分であってよい。
前記分岐部は、スプリッタであってもよい。
前記分岐部は、前記反射光を、実像面で複数の光束に分割する反射部材と、分割された前記光束それぞれの偏光方向を互いに異なる方向とする複数の偏光フィルタと、を備えてもよい。
前記反射部材は、前記反射光を２つの光束に分割し、前記複数の偏光フィルタは、前記２つの光束それぞれの偏光方向を互いに直交する方向としてもよい。
前記集光光学素子より後段の光軸上に、前記反射光に含まれる各偏光成分について、正反射光を遮断する正反射遮断フィルタを備えてもよい。
前記集光光学素子と前記空間フィルタとを結ぶ光軸上と、前記集光光学素子より後段の光軸上とのうちの少なくともいずれかに、１／２波長板を設けてもよい。
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、偏光方向がそれぞれ異なる複数種類の直線偏光を出射するステップと、前記複数種類の直線偏光のそれぞれに対応して貫通孔が設けられた空間フィルタにより、当該複数種類の直線偏光の一部を遮蔽するステップと、前記空間フィルタの貫通孔を通過した前記直線偏光それぞれを被検査物上に集光するステップと、集光された前記直線偏光が前記被検査物上で反射した反射光を検出するステップと、を含むことを特徴とする欠陥検査方法が提供される。
以上説明したように本発明によれば、短い検査時間で、欠陥を感度よく検出可能な欠陥検出装置を提供することが可能となる。
本発明の実施形態に係る欠陥検査装置の構成を示したブロック図である。 第１の実施形態に係る測定部を構成する光学系の一例を示した概略的な構成図である。 第１の実施形態に係る空間フィルタの概略的な構成を示した図である。 第１の実施形態に係る空間フィルタの概略的な構成を示した図である。 本発明の実施形態に係る欠陥検査装置の被検査物の一例を示した概略的な斜視図である。 本発明の実施形態に係る欠陥検査装置の被検査物の一例を示した概略的な斜視図である。 第１の実施形態に係る測定部の一連の動作を示したフローチャートである。 第２の実施形態に係る測定部を構成する光学系の一例を示した概略的な構成図である。 第３の実施形態に係る測定部を構成する光学系の一例を示した概略的な構成図である。 第３の実施形態に係る測定部を構成する光学系の他の一例を示した概略的な構成図である。 第３の実施形態に係る複合フィルタの一例を示した概略図である。 第３の実施形態に係る複合フィルタの他の一例を示した概略図である。 第３の実施形態に係る複合フィルタの他の一例を示した概略図である。 入射方向及び偏光方向と検出対象との対応関係を示した図である。 実施例における信号強度の比較結果を示したグラフである。 変形例に係る測定部を構成する光学系の一例を示した概略的な構成図である。 正反射遮断フィルタの一例を示した概略図である。 第４の実施形態に係る測定部を構成する光学系の一例を示した概略的な構成図である。 第５の実施形態に係る測定部を構成する光学系の一例を示した概略的な構成図である。
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
＜第１の実施形態＞
［欠陥検査装置１の構成］
まず、図１を参照して、本発明の第１の実施形態に係る欠陥検査装置１の概略構成について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る欠陥検査装置１の構成を示したブロック図である。
図１に示すように、本実施形態に係る欠陥検査装置１は、測定部１０と、解析部２０とを含む。測定部１０は、被検査物５００上に光を照射することで、被検査物５００の表面近傍を走査し、被検査物５００の表面からの反射光を検出する。測定部１０は、検出された反射光の信号強度に基づき、被検査物５００の表面が撮像された画像を生成する。解析部２０は、この測定部１０により撮像された画像を、基準となる他の画像と比較することで差分を抽出し、この差分を基に欠陥を検出する。以降では、この測定部１０及び解析部２０の詳細な構成と動作について説明する。なお、上記で説明した欠陥の検出方法は一例であり、この検出方法には限定されない。例えば、撮像された画像に基づき欠陥を検出する検出方法であれば利用することは可能である。
［測定部１０の構成］
まず、図２を参照して、本実施形態に係る測定部１０を構成する光学系について説明する。図２は、本実施形態に係る測定部１０を構成する光学系の一例を示した概略的な構成図である。
図２に示すように、測定部１０は、光源１１と、フィルタユニット１３と、リレーレンズ１２１及び１２２と、非偏光ビームスプリッタ（ＮＢＳ：Ｎｏｎ−ｐｏｌａｒｉｚｉｎｇ Ｂｅａｍ Ｓｐｌｉｔｔｅｒ）１４と、集光光学素子１５と、結像レンズ１６と、光検出部１８０とを含む。また、フィルタユニット１３は、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ：Ｐｏｌａｒｉｚｉｎｇ Ｂｅａｍ Ｓｐｌｉｔｔｅｒ）１３１及び１３４と、空間フィルタ１３２１及び１３２２と、全反射ミラー１３３１及び１３３２とを含む。
光源１１は、無偏光の光を照射する。光源１１から出射された光は、リレーレンズ１２１及び１２２により平行光にされ、ＰＢＳ１３１に導光される。ＰＢＳ１３１は、この光を、偏光方向が互いに直交する２種類の直線偏光ｐ１１及びｐ１２に分岐させる。ＰＢＳ１３１により分岐された２種類の直線偏光のうち、直線偏光ｐ１１は、空間フィルタ１３２１に導光され、直線偏光ｐ１２は、空間フィルタ１３２２に導光される。なお、光源１１とＰＢＳ１３１とが「直線偏光出射部」の一例に対応している。
ここで、図３Ａを参照する。図３Ａは、本実施形態に係る空間フィルタ１３２１の概略的な構成を示した図である。なお、図３Ａでは、図の横方向をｘ１方向、縦方向をｙ１方向、ｘ１方向及びｙ１方向それぞれに垂直な方向をｚ方向とする。ｚ方向は、空間フィルタ１３２１を通過する光（直線偏光ｐ１１）の光軸方向に対応している。また、図３Ａにおける方向ｐ１１１は、直線偏光ｐ１１の偏光方向に対応しており、偏光方向ｐ１１１はｙ１方向に対して略平行である。なお、以降では、直線偏光ｐ１１は、ｙ１方向に偏光しているものとして説明する。
図３Ａに示すように、空間フィルタ１３２１は、入射する直線偏光ｐ１１の偏光方向ｐ１１１（即ち、ｙ１方向）に直行する方向（即ち、ｘ１方向）の端部に貫通孔ｈ１１がそれぞれ設けられている。これにより、空間フィルタ１３２１に入射した直線偏光ｐ１１のうち、貫通孔ｈ１１に相当する部分が空間フィルタ１３２１を通過し、その他の部分は、空間フィルタ１３２１により遮蔽される。
次に、図３Ｂを参照する。図３Ｂは、本実施形態に係る空間フィルタ１３２２の概略的な構成を示した図である。なお、図３Ｂにおけるｘ１方向、ｙ１方向、及びｚ方向は、図３Ａにおけるｘ１方向、ｙ１方向、及びｚ方向に対応している。また、図３Ｂにおける方向ｐ１２１は、直線偏光ｐ１２の偏光方向を示しており、偏光方向ｐ１２１はｘ１方向に対して略平行である。なお、以降では、直線偏光ｐ１２は、ｘ１方向に偏光しているものとして説明する。
図３Ｂに示すように、空間フィルタ１３２２は、入射する直線偏光ｐ１２の偏光方向ｐ１２１（即ち、ｘ１方向）に直行する方向（即ち、ｙ１方向）の端部に貫通孔ｈ１２がそれぞれ設けられている。これにより、空間フィルタ１３２２に入射した直線偏光ｐ１２のうち、貫通孔ｈ１２に相当する部分が空間フィルタ１３２２を通過し、その他の部分は、空間フィルタ１３２２により遮蔽される。
再び図２に戻って説明を続ける。空間フィルタ１３２１を通過した直線偏光ｐ１１は、全反射ミラー１３３１を経てＰＢＳ１３４に導光される。また、空間フィルタ１３２２を通過した直線偏光ｐ１２は、全反射ミラー１３３２を経てＰＢＳ１３４に導光される。直線偏光ｐ１１及び直線偏光ｐ１２は、ＰＢＳ１３４で同軸化され、ＮＢＳ１４に導光される。ＮＢＳ１４は、ＰＢＳ１３４で同軸化された直線偏光ｐ１１及び直線偏光ｐ１２を、集光光学素子１５に向けて反射させる。
なお、リレーレンズ１２１及び１２２は、集光光学素子１５の瞳面にあわせて、ＰＢＳ１３４からの光、即ち、同軸化された直線偏光ｐ１１及び直線偏光ｐ１２のビーム径が調整されるように、光源１１からの光のビーム径を調整するとよい。
集光光学素子１５は、ＰＢＳ１３４で同軸化された直線偏光ｐ１１及び直線偏光ｐ１２を、架台１９上に配置された被検査物５００上に集光させる。
ここで、図４Ａを参照する。図４Ａは、被検査物５００の一例を示した概略的な斜視図である。なお、図４Ａにおいて、図の奥行き方向をｘ２方向、横方向をｙ２方向、縦方向をｚ方向とし、これらはそれぞれ、図３Ａ及び図３Ｂにおける、ｘ１方向、ｙ１方向、ｚ方向にそれぞれ対応している。
被検査物５００の具体的な一例として、半導体ウェハが挙げられる。被検査物５００上には、例えば、ｘ２方向に沿った配線パターン５０１と、ｙ２方向に沿った配線パターン５０２とが配されている。なお、以降では、ｘ２方向に沿った配線パターン５０１を「横配線」、ｙ２方向に沿った配線パターンを「縦配線」と呼ぶ場合がある。
集光光学素子１５によって集光される直線偏光ｐ１１としては、図３Ａに示す空間フィルタ１３２１の貫通孔ｈ１１の配置からわかるように、ｘ１方向（即ち、図４Ａのｘ２方向）に沿って２つの光束が存在する。集光光学素子１５は、直線偏光ｐ１１の２つの光束をｘ２方向に沿って集光させる。このとき、直線偏光ｐ１１の２つの光束が集光される方向は、横配線である配線パターン５０１に対して平行となる。このような被検査物５００上への光の入射態様を、以降では「平行方向の入射」と呼ぶ場合がある。なお、直線偏光ｐ１１の偏光方向は、ｙ２方向となる。
同様に、集光光学素子１５によって集光される直線偏光ｐ１２としては、図３Ｂに示す空間フィルタ１３２２の貫通孔ｈ１２の配置からわかるように、ｙ１方向（即ち、図４Ａのｙ２方向）に沿って２つの光束が存在する。集光光学素子１５は、直線偏光ｐ１２の２つの光束をｙ２方向に沿って集光させる。このとき、直線偏光ｐ１２の２つの光束が集光される方向は、横配線である配線パターン５０１に対して垂直となる。このような被検査物５００上への光の入射態様を、以降では「垂直方向の入射」と呼ぶ場合がある。なお、直線偏光ｐ１１の偏光方向は、ｘ２方向となる。
集光された直線偏光ｐ１１及びｐ１２は、被検査物５００上で反射する。このとき、被検査物５００上は、配線パターン５０１または５０２が存在するか否かによって反射率が異なる。即ち、直線偏光ｐ１１及びｐ１２が集光された位置が、配線パターン５０１または５０２上か否かに応じて、反射光の信号強度が変化する。そのため、この反射光の信号強度に応じて、その部分が配線パターンか否かを判断することが可能となる。
また、本実施形態に係る欠陥検出装置の検出対象は、図４Ａに示した凸形状の配線パターンに限らない。例えば、図４Ｂに示すように、被検査物５００上に形成された凹部（溝）に形成された配線パターンに関する欠陥を検出することも可能である。例えば、図４Ｂの例では、ｘ２方向に沿った凹部５０１ａと、ｙ２方向に沿った凹部５０２ａが形成されている。なお、図４Ｂの例では、凹部５０１ａに配された配線パターンが「横配線」に相当し、凹部５０２ａに配された配線パターンが「縦配線」に相当する。
直線偏光が凹部５０１ａ及び５０２ａのような凹部に入射した場合には、その凹部の幅方向に偏光された偏光成分は、凹部の底部まで到達しやすく、凹部が形成される方向に偏光された偏光成分は、凹部の底部まで到達せずに表面で反射しやすい傾向にある。
例えば、ｙ２方向に偏光する直線偏光ｐ１１が、ｘ２方向に沿って形成された凹部５０１ａに入射した場合、凹部５０１ａの底部まで到達しやすい。そのため、直線偏光ｐ１１を用いた場合には、凹部５０１ａの底部に配された配線パターンに関する欠陥を検出しやすくなる。一方で、ｘ２方向に偏光する直線偏光ｐ１２は、ｘ２方向に沿って形成された凹部５０１ａに入射した場合に、凹部５０１ａの底部まで到達せずに反射する傾向にある。そのため、凹部５０１ａの底部に配された配線パターンに関する欠陥を、直線偏光ｐ１２に基づいて検出するのは難しい。
なお、被検査物５００は、ｘ２方向及びｙ２方向に平行移動可能に構成された架台１９上に配置するとよい。このような構成とすることで、直線偏光ｐ１１及びｐ１２が集光される位置に対して、被検査物５００をｘ２方向及びｙ２方向に相対的に平行移動させることが可能となる。これにより、被検査物５００上を、直線偏光ｐ１１及びｐ１２により走査することが可能となる。
直線偏光ｐ１１及びｐ１２が被検査物５００上で反射した反射光は、集光光学素子１５で平行光にされ、ＮＢＳ１４を通過して結像レンズ１６へと導光される。なお、以降では、単に「反射光」と記載した場合には、直線偏光ｐ１１及びｐ１２が被検査物５００上で反射した反射光を指すものとする。結像レンズ１６は、この反射光を光検出部１８０上に結像させる。なお、光検出部１８０と被検査物５００とは光学的に共役な位置となるように調整されていればよく、そのために配置される光学系の構成については限定されない。
光検出部１８０は、結像レンズ１６により結像された反射光を検出する。このとき、横配線、例えば、図４Ｂに示す凹部５０１ａの底部に形成された配線パターン上に欠陥が存在する場合には、この欠陥の検出に、反射光中のｙ２方向に振動する光（即ち、直線偏光ｐ１１）が寄与し、その他の光は全体的に明度を上げるように働く。そのため、欠陥の検出に寄与しない光の割合が大きいほど、欠陥の検出に係るＳ／Ｎ比を下げる方向に働き、コントラストが落ちる。このような態様は縦配線の場合も同様である。縦配線の場合には、反射光中のｘ２方向に振動する光（即ち、直線偏光ｐ１２）が欠陥の検出に寄与し、その他の光が全体的に明度を上げるように働く。
一方で、本実施形態に係る測定部１０では、被検査物５００からの反射光には、空間フィルタ１３２１を通過した直線偏光ｐ１１、及び、空間フィルタ１３２２を通過した直線偏光ｐ１２が被検査物５００上で反射した成分のみが含まれている。即ち、光源１１から出射した光のうち、直線偏光ｐ１１及びｐ１２以外の他の光（偏光成分）は、空間フィルタ１３２１及び１３２２で遮蔽される。そのため、欠陥の検出に寄与しない光の量が減少し、フィルタユニット１３を使用しない場合に比べて、欠陥の検出に係るＳ／Ｎ比を向上させることが可能となる。
さらに具体的な例を挙げると、光源１１からの光を直線偏光ｐ１１及びｐ１２に偏光しなかった場合には、空間フィルタ１３２１を通過する光には、直線偏光ｐ１１と直線偏光ｐ１１以外の偏光成分とが含まれることになる。このとき、直線偏光ｐ１１による欠陥検出に係るＳ／Ｎ比をＳＨＶ、その他の偏光成分によるＳ／Ｎ比をＳＨＨとする。同様に、空間フィルタ１３２２を通過する光には、直線偏光ｐ１２とそれ以外の偏光成分とが含まれることになる。このときの、直線偏光ｐ１２による欠陥検出に係るＳ／Ｎ比をＳＶＶ、その他の偏光成分によるＳ／Ｎ比をＳＶＨとする。
光源１１からの光を直線偏光ｐ１１及びｐ１２に分けなった場合には、欠陥の検出に係るＳ／Ｎ比は、ＳＨＶ、ＳＨＨ、ＳＶＶ、及びＳＶＨの平均となる。これに対して、本実施形態に係る測定部１０を用いた場合の欠陥の検出に係るＳ／Ｎ比は、ＳＨＶ及びＳＶＨの平均となる。このとき、横配線、例えば、図４Ｂに示す凹部５０１ａの底部に形成された配線パターンに関する欠陥を検出するものとすると、各Ｓ／Ｎ比の大小関係は、ＳＨＶ＞ＳＨＨ、ＳＶＶ、ＳＶＨとなる。この場合には、（ＳＨＶ及びＳＶＨの平均）＞（ＳＨＶ、ＳＨＨ、ＳＶＶ、及びＳＶＨの平均）となり、本実施形態に係る測定部１０を用いた場合には、光源１１からの光を直線偏光ｐ１１及びｐ１２に分けなった場合に比べて、欠陥の検出に係るＳ／Ｎ比が向上することがわかる。
光検出部１８０は、直線偏光ｐ１１及びｐ１２により被検査物５００上を走査しながら反射した反射光の信号強度に基づき、被検査物５００上の走査範囲が撮像された画像を生成する。光検出部１８０は、生成された画像を解析部２０に出力する。なお、光検出部１８０は、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）を用いてもよいが、ＴＤＩ（Ｔｉｍｅ Ｄｅｌａｙ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）カメラを用いるとなおよい。光検出部１８０としてＴＤＩカメラを用いることで、被検査物５００上を高速に走査しながら、鮮明な画像を生成することが可能となる。
［解析部２０の詳細な動作］
解析部２０は、光検出部１８０から、被検査物５００上の走査範囲が撮像された画像を取得する。解析部２０は、この画像を、基準となる他の画像（以降では「基準画像」と呼ぶ）と比較することで、差分を抽出し、この差分の中から欠陥に対応する差分を検出する。なお、基準画像については、例えば、被検査物５００上の欠陥が無い場合のパターンを覚えて、これを基準画像とする。また、別の方法としては、設計図等に基づき欠陥の無いパターンを示す画像をあらかじめ生成し、これを基準画像としてもよい。また、別の方法として、例えば、ウェハ上の隣接するセルまたはダイどうしをパターン比較し、差分が検出された場合に、これを欠陥として検出してもよい。セルどうしを比較する場合においては、例えば、隣接する両サイドのセルと比較することで、２重に差分を検出し、その結果に基づいて、どのセルに欠陥があるか否かを判定すればよい。この判定は、隣接するダイどうしを比較する場合についても同様である。
次に、本実施形態に係る測定部１０の一連の動作について、図５を参照しながら説明する。図５は、本実施形態に係る測定部１０の一連の動作を示したフローチャートである。
（ステップＳ１１）
光源１１から出射された光は、リレーレンズ１２１及び１２２により平行光にされ、ＰＢＳ１３１に導光される。ＰＢＳ１３１は、この光を、偏光方向が互いに直交する２種類の直線偏光ｐ１１及びｐ１２に分岐させる。ＰＢＳ１３１により分岐された２種類の直線偏光のうち、直線偏光ｐ１１は、空間フィルタ１３２１に入射し、直線偏光ｐ１２は、空間フィルタ１３２２に導光される。
（ステップＳ１２）
空間フィルタ１３２１に入射した直線偏光ｐ１１のうち、貫通孔ｈ１１に相当する部分が空間フィルタ１３２１を通過し、その他の部分は、空間フィルタ１３２１により遮蔽される。
また、空間フィルタ１３２２に入射した直線偏光ｐ１２のうち、貫通孔ｈ１２に相当する部分が空間フィルタ１３２２を通過し、その他の部分は、空間フィルタ１３２２により遮蔽される。
空間フィルタ１３２１を通過した直線偏光ｐ１１は、全反射ミラー１３３１を経てＰＢＳ１３４に導光される。また、空間フィルタ１３２２を通過した直線偏光ｐ１２は、全反射ミラー１３３２を経てＰＢＳ１３４に導光される。直線偏光ｐ１１及び直線偏光ｐ１２は、ＰＢＳ１３４で同軸化され、ＮＢＳ１４に導光される。ＮＢＳ１４は、ＰＢＳ１３４で同軸化された直線偏光ｐ１１及び直線偏光ｐ１２を、集光光学素子１５に向けて反射させる。
（ステップＳ１３）
集光光学素子１５は、ＰＢＳ１３４で同軸化された直線偏光ｐ１１及び直線偏光ｐ１２を、架台１９上に配置された被検査物５００上に集光させる。
集光された直線偏光ｐ１１及びｐ１２は、被検査物５００上で反射する。このとき、被検査物５００上は、図４Ａに示すように、配線パターン５０１または５０２が存在するか否かによって反射率が異なる。即ち、直線偏光ｐ１１及びｐ１２が集光された位置が、配線パターン５０１または５０２上か否かに応じて、反射光の信号強度が変化する。
また、図４Ｂにおける、直線偏光が凹部５０１ａ及び５０２ａのような凹部に入射した場合には、その凹部の幅方向に偏光された偏光成分は、凹部の底部まで到達しやすく、凹部が形成される方向に偏光された偏光成分は、凹部の底部まで到達せずに表面で反射しやすい傾向にある。
なお、被検査物５００は、ｘ２方向及びｙ２方向に平行移動可能に構成された架台１９上に配置するとよい。このような構成とすることで、直線偏光ｐ１１及びｐ１２が集光される位置に対して、被検査物５００をｘ２方向及びｙ２方向に相対的に平行移動させることが可能となる。これにより、被検査物５００上を、直線偏光ｐ１１及びｐ１２により走査することが可能となる。
（ステップＳ１４）
直線偏光ｐ１１及びｐ１２が被検査物５００上で反射した反射光は、集光光学素子１５で平行光にされ、ＮＢＳ１４経由して結像レンズ１６に導光される。結像レンズ１６は、この反射光を光検出部１８０上に結像させる。
光検出部１８０は、結像レンズ１６により結像された反射光を検出する。光検出部１８０は、被検査物５００上を走査しながら反射した反射光の信号強度に基づき、被検査物５００上の走査範囲が撮像された画像を生成する。光検出部１８０は、生成された画像を解析部２０に出力する。
以上、本実施形態に係る欠陥検出装置に依れば、横配線及び縦配線の双方に対して偏光依存性のある欠陥検出を同時に行うことが可能となる。また、本実施形態に係るフィルタユニット１３を通過させない場合の照明光に比べて、欠陥の検出に寄与しない光の割合が低減し、欠陥の検出に係るＳ／Ｎ比が向上する。そのため、横配線及び縦配線のいずれに欠陥が生じた場合においても、これらの欠陥を高感度で検出することが可能となる。また、縦配線を対象とした欠陥検出と、横配線を対象とした欠陥検出とを同時に行うことが可能となるため、それぞれの欠陥検出を別々に行う場合に比べて、検査時間を短縮させることが可能となる。
＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態に係る欠陥検査装置１ａについて、図６を参照しながら、特に測定部１０ａの構成に着目して説明する。図６は、本実施形態に係る測定部１０ａを構成する光学系の一例を示した概略的な構成図である。第１の実施形態に係る測定部１０では、被検査物５００からの反射光を単一の光検出部１８０で検出し、解析部２０は、この検出結果を基に欠陥検出を行っていた。本実施形態に係る測定部１０ａは、単一の光検出部１８０に替えて、ＰＢＳ１７と、２種類の光検出部１８１及び１８２を備えている点で異なる。以降では、本実施形態に係る測定部１０ａの構成について、第１の実施形態と異なる、ＰＢＳ１７と、光検出部１８１及び１８２に着目して説明し、その後、本実施形態に係る解析部２０ａの動作について説明する。なお、その他の構成については、第１の実施形態と同様のため詳細な説明は省略する。
［測定部１０ａの構成］
本実施形態に係る測定部１０ａでは、直線偏光ｐ１１及びｐ１２が被検査物５００上で反射した反射光は、集光光学素子１５で平行光にされ、ＮＢＳ１４及び結像レンズ１６を経てＰＢＳ１７に導光される。ＰＢＳ１７は、この反射光を互いに直交する２種類の偏光成分（例えば、直線偏光ｐ１１及びｐ１２）に分岐させる。以降では、ＰＢＳ１７は、被検査物上で反射した反射光を、直線偏光ｐ１１と直線偏光ｐ１２とに分岐させるものとして説明する。光検出部１８１及び１８２は、分岐された直線偏光ｐ１１及びｐ１２を個々に検出する。以降では、光検出部１８１には、反射光中の直線偏光ｐ１１が導光され、光検出部１８２には、反射光中の直線偏光ｐ１２が導光されるものとする。なお、この場合には、結像レンズ１６は、反射光中の直線偏光ｐ１１を光検出部１８１上に結像させ、反射光中の直線偏光ｐ１２を光検出部１８２上に結像させることになる。また、光検出部１８１及び１８２のそれぞれは、被検査物５００に対して共役な位置に設けられていればよく、そのために配置する光学系の構成については限定されない。また、ＰＢＳ１７と実質的に同様の構成であれば、ＰＢＳ１７の態様は限定されない。例えば、ＰＢＳ１７に替えてＮＢＳを用いて、このＮＢＳで分岐された反射光それぞれを、偏光フィルタを透過させることで、直線偏光ｐ１１及び直線偏光ｐ１２を得てもよい。
光検出部１８１は、被検査物５００上を走査しながら反射した反射光中の直線偏光ｐ１１の信号強度に基づき、被検査物５００上の走査範囲が撮像された画像（以降では、「直線偏光ｐ１１に基づく画像」と呼ぶ場合がある）を生成する。同様に、光検出部１８２は、この反射光中の直線偏光ｐ１２の信号強度に基づき、被検査物５００上の走査範囲が撮像された画像（以降では、「直線偏光ｐ１２に基づく画像」と呼ぶ場合がある）を生成する。光検出部１８１及び１８２のそれぞれは、生成された画像を解析部２０に出力する。
［解析部２０ａの詳細な動作］
本実施形態に係る解析部２０ａは、光検出部１８１から、直線偏光ｐ１１に基づく画像を取得する。また、解析部２０ａは、光検出部１８２から、直線偏光ｐ１２に基づく画像を取得する。解析部２０ａは、この直線偏光ｐ１１に基づく画像と直線偏光ｐ１２に基づく画像とを組み合わせて、被検査物５００上の欠陥を検出する。
この欠陥検出の具体的な一例として、解析部２０ａは、直線偏光ｐ１１に基づく画像、及び直線偏光ｐ１２に基づく画像を、それぞれに対応する基準画像と比較し、それぞれについて差分を抽出する。例えば、直線偏光ｐ１１に基づく画像の比較結果には、被検査物５００上の横配線（例えば、図４Ｂの凹部５０１ａの底部に配された配線パターン）に存在する欠陥が差分として表れやすい。同様に、直線偏光ｐ１２に基づく画像の比較結果には、被検査物５００上の縦配線（例えば、図４Ｂの凹部５０２ａの底部に配された配線パターン）に存在する欠陥が差分として表れやすい。
そのため、解析部２０ａは、直線偏光ｐ１１に基づく画像の比較結果と、直線偏光ｐ１２に基づく画像の比較結果とのうちの、少なくともいずれかに欠陥に対応する差分が存在した場合に、これを欠陥として検出すればよい。なお、このような欠陥検出の方法は一例にすぎず、直線偏光ｐ１１に基づく画像と直線偏光ｐ１２に基づく画像とを組み合わせて、被検査物５００上の欠陥が検出できれば、その方法は限定されない。
以上のように、本実施形態に係る測定部１０ａは、反射光をＰＢＳ１７で直行する２種類の偏光成分、即ち、直線偏光ｐ１１及びｐ１２に分岐させ、それぞれの偏光成分に基づく画像を生成する。そのため、直線偏光ｐ１１及びｐ１２のうちの一方が欠陥検出に寄与しない場合においても、他方の画像の明度を全体的に上げることは無い。即ち、第１の実施形態に係る測定部１０のように、直線偏光ｐ１１及びｐ１２の双方に基づき画像を生成する場合に比べて、欠陥検出に係るＳ／Ｎ比を向上させ、ひいては、欠陥検出の精度を向上させることが可能となる。
＜第３の実施形態＞
次に、第３の実施形態に係る欠陥検査装置１ｂについて、図７Ａを参照しながら、第２の実施形態と異なる測定部１０ｂの構成に着目して説明する。図７Ａは、本実施形態に係る測定部１０ｂを構成する光学系の一例を示した概略的な構成図である。本実施形態に係る測定部１０ｂは、第２の実施形態に係る測定部１０ａにおけるフィルタユニット１３を構成する各部を、複合フィルタ１３ａとして一体形成した点で、第２の実施形態に係る測定部１０ａと異なる。即ち、この複合フィルタ１３ａは、空間フィルタ１３３１及び１３３２の特性と、ＰＢＳ１３１及び１３４の特性とを兼ね備えている。以降では、この複合フィルタ１３ａの構成を中心に説明し、その他の構成については、第２の実施形態に係る欠陥検査装置１ａと同様のため、詳細な説明は省略する。
ここで図８Ａを参照する。図８Ａは、本実施形態に係る複合フィルタ１３ａの一例を示した概略図である。なお、図８Ａでは、図の横方向をｘ１方向、縦方向をｙ１方向、ｘ１方向及びｙ１方向それぞれに垂直な方向をｚ方向とする。図８Ａにおけるｘ１方向、ｙ１方向、ｚ方向は、図３Ａ及び図３Ｂに示した、ｘ１方向、ｙ１方向、ｚ方向と同様である。即ち、図８Ａにおける、ｘ１方向、ｙ１方向、ｚ方向は、それぞれ、図４Ａ及び図４Ｂに示した、被検査物５００上における、ｘ２方向、ｙ２方向、ｚ方向に対応している。
図８Ａに示すように、複合フィルタ１３ａは、ｘ１方向の端部にそれぞれ貫通孔ｈ１１ａが設けられている。この貫通孔ｈ１１ａには、貫通孔ｈ１１ａを通過する光が、ｙ１方向（即ち、ｘ１方向に直交する方向）に偏光するように、偏光子が形成された偏光部ｆ１１が設けられている。即ち、光源１１から照射された光のうち、ｙ１方向に偏光した直線偏光ｐ１１ａのみが、この貫通孔ｈ１１ａを通過することになる。この直線偏光ｐ１１ａは、第２の実施形態において、空間フィルタ１３２１を通過した直線偏光ｐ１１に対応している。なお、貫通孔ｈ１１ａが「第１の貫通孔」の一例であり、偏光部ｆ１１が「第１の偏光部」の一例である。
また、複合フィルタ１３ａは、ｙ１方向の端部にそれぞれ貫通孔ｈ１２ａが設けられている。この貫通孔ｈ１２ａには、貫通孔ｈ１２ａを通過する光が、ｘ１方向（即ち、ｙ１方向に直交する方向）に偏光するように、偏光子が形成された偏光部ｆ１２が設けられている。即ち、光源１１から照射された光のうち、ｘ１方向に偏光した直線偏光ｐ１２ａのみが、この貫通孔ｈ１２ａを通過することになる。この直線偏光ｐ１２ａは、第２の実施形態において、空間フィルタ１３２２を通過した直線偏光ｐ１２に対応している。なお、貫通孔ｈ１２ａが「第２の貫通孔」の一例であり、偏光部ｆ１２が「第２の偏光部」の一例である。
なお、貫通孔ｈ１１ａ及びｈ１２ａが設けられた位置と、貫通孔ｈ１１ａ及びｈ１２ａのそれぞれに設けられた偏光部ｆ１１及びｆ１２の偏光子とが、前述した条件を満たしていれば、貫通孔ｈ１１ａ及びｈ１２ａ形状は、図８Ａに示す例には限定されない。例えば、図８Ｂは、本実施形態に係る複合フィルタ１３ａの他の一例である、複合フィルタ１３ｂを示した概略図である。図８Ｂに示す複合フィルタ１３ｂのように、円形形状の貫通孔ｈ１１ｂ及びｈ１２ｂを設け、この貫通孔ｈ１１ｂ及びｈ１２ｂに偏光部ｆ１１及びｆ１２を設けてもよい。
ここで、図７Ａを参照する。複合フィルタ１３ａの貫通孔ｈ１１ａを通過した直線偏光ｐ１１ａと、貫通孔ｈ１２ａを通過した直線偏光ｐ１２ａは、ＮＢＳ１４に導光される。なお、以降の動作については、第１の実施形態及び第２の実施形態における、同軸化された直線偏光ｐ１１及びｐ１２の態様と同様である。
ここで、図９を参照する。図９は、入射方向及び偏光方向と検出対象との対応関係を示した図である。図９に示すように、複合フィルタ１３ａの貫通孔ｈ１１ａを通過した直線偏光ｐ１１ａは、横配線に対して平行方向から入射する。この直線偏光ｐ１１ａは、被検査物５００上で反射し、光検出部１８１で検出される。なお、被検査物５００上に到達したときに、直線偏光ｐ１１は、横配線に対して垂直方向に偏光していることとなる。図４Ｂを例に、具体的に説明すると、横配線は、凹部５０１ａの底部に沿った配線パターンとなる。このとき、直線偏光ｐ１１ａは凹部５０１ａの幅方向に偏光しているため、凹部５０１ａの底部に到達しやすい。即ち、貫通孔ｈ１１ａを通過した直線偏光ｐ１１ａは、横配線上（即ち、凹部５０１ａの底部に沿った配線パターン上）の欠陥５１１を検出しやすいことになる。
同様に、複合フィルタ１３ａの貫通孔ｈ１２ａを通過した直線偏光ｐ１２ａは、横配線に対して垂直方向から入射する。この直線偏光ｐ１２ａは、被検査物５００上で反射し、光検出部１８２で検出される。なお、被検査物５００上に到達したときに、直線偏光ｐ１２は、縦配線に対して垂直方向に偏光していることとなる。図４Ｂを例に、具体的に説明すると、縦配線は、凹部５０２ａの底部に沿った配線パターンとなる。このとき、直線偏光ｐ１２ａは凹部５０２ａの幅方向に偏光しているため、凹部５０２ａの底部に到達しやすい。即ち、貫通孔ｈ１２ａを通過した直線偏光ｐ１２ａは、縦配線上（即ち、凹部５０２ａの底部に沿った配線パターン上）の欠陥５１２を検出しやすいことになる。
なお、第１の実施形態に係る測定部１０のように、単一の光検出部１８０により欠陥を検出する構成としてもよい。例えば、図７Ｂは、本実施形態において、単一の光検出部１８０により欠陥を検出する場合を示した、測定部１０ｃを構成する光学系の一例を示した概略的な構成図である。この場合には、図７Ａにおいて、ＰＢＳ１７と、光検出部１８１及び１８２とに替えて、単一の光検出部１８０を配せばよい。その場合には、解析部２０ａは、第１の実施形態に示された解析部２０と同様に動作すればよい。
また、単一の光検出部１８０により欠陥を検出する場合には、光源１１からの光を偏光させる方向は、ｘ１方向及びｙ１方向のみに限らなくてもよい。例えば、単一の光検出部１８０により欠陥を検出する場合には、複合フィルタ１３ａまたは１３ｂに替えて、図８Ｃに示すような複合フィルタ１３ｃを適用してもよい。図８Ｃに示すように複合フィルタ１３ｃは、その端部に、円周方向に沿って貫通孔ｈ１１ｃ〜ｈ１４ｃが設けられている。このとき、貫通孔ｈ１１ｃ〜ｈ１４ｃのそれぞれは、複合フィルタ１３ｃの両端に対向するように一対ずつ設けられている。
また、貫通孔ｈ１１ｃには、一対の貫通孔ｈ１１ｃが対向する方向と直交する方向に沿って偏光子が形成された偏光部ｆ１１ｃが形成されている。同様にして、貫通孔ｈ１２ｃ〜ｈ１４ｃのそれぞれには、偏光部ｆ１２ｃ〜ｆ１４ｃが形成されている。なお、偏光部ｆ１１ｃ〜ｆ１４ｃのそれぞれを通過した各直線偏光を、直線偏光ｐ１１ｃ〜ｐ１４ｃとする。
このような構成とすることで、直線偏光ｐ１１ｃ〜ｐ１４ｃのうち、偏光方向が被検査物５００上の配線パターンと直交する直線偏光が、その配線パターン上の欠陥の検出に寄与することとなる。そのため、縦方向及び横方向の２種類に限らず、複数の方向について異方性のある欠陥検出を行うことが可能となる。また、偏光部ｆ１１ｃ〜ｆ１４ｃのそれぞれでは、偏光子に沿った直線偏光以外の偏光成分が遮蔽される。そのため、複合フィルタ１３ｃを設けない場合に比べて、欠陥の検出に寄与しない光の量が低減し、欠陥検出に係るＳ／Ｎ比が向上する。なお、図８Ｃに示す複合フィルタ１３ｃの例では、８つの貫通孔を設けて、光源１１からの光を４種類の直線偏光ｐ１１ｃ〜ｐ１４ｃとする例について説明したが、この数は限定されない。貫通孔の数及び直線偏光の種類は、検出対象とする配線パターンの方向の数に応じて決定すればよい。
以上のように、本実施形態に係る測定部１０ｂでは、第２の実施形態に係る測定部１０ａにおけるフィルタユニット１３の各部を、複合フィルタ１３ａとして一体形成した。これにより、本実施形態に係る測定部１０ｂを用いることで、第２の実施形態に係る測定部１０ａと同様の作用効果を奏するとともに、測定部１０ａに比べて、測定部１０ｂを小型化することが可能となる。
＜実施例＞
次に、実施例として、図１０を参照しながら、第３の実施形態に係る測定部１０ｂを用いた場合の欠陥検出に係る感度について、後述する比較例１〜３と比較しながら説明する。図１０は、実施例における欠陥検出に係る感度と比較例１〜３における欠陥検出に係る感度との比較結果を示したグラフである。なお、図１０の縦軸は、欠陥検出に係る信号強度、即ち、欠陥検出に係る感度を、実施例及び比較例１〜３の間での相対値として示している。なお、図１０中のグラフｇ１１及びｇ１２は、本実施例の測定結果を示したグラフである。グラフｇ１１は、横配線上に存在する欠陥を検出した場合の感度を示しており、グラフｇ１２は、縦配線上に存在する欠陥を検出した場合の感度を示している。以降では、比較例１〜３の構成について説明し、その後、本実施例と比較例１〜３との比較結果について説明する。
比較例１は、一般的な明視野観察法を用いた場合を示している。即ち、光源から照射された無偏光の光を被検査物上で反射させ、その正反射光を単一の光検出部で検出し、その検出結果を基に生成された画像から欠陥を検出する場合を示している。比較例１の測定結果は、図１０中にグラフｇ２１及びｇ２２として示されている。グラフｇ２１は、横配線上に存在する欠陥を検出した場合の感度を示しており、グラフｇ２２は、縦配線上に存在する欠陥を検出した場合の感度を示している。
また、比較例２は、比較例１において、図３Ａに示すように、ｘ１方向の端部に貫通孔ｈ１１が設けられた空間フィルタ１３２１を用いて、光源から照射された無偏光の光の一部を遮蔽した場合を示している。比較例２の測定結果は、図１０中にグラフｇ３１及びｇ３２として示されている。グラフｇ３１は、横配線上に存在する欠陥を検出した場合の感度を示しており、グラフｇ３２は、縦配線上に存在する欠陥を検出した場合の感度を示している。
また、比較例３は、比較例２において、光源からの光のうち、図３Ａにおけるｙ１方向（横配線に対して垂直な方向）に偏光された直線偏光のみ、空間フィルタ１３２１に形成された貫通孔ｈ１１を通過させた場合を示している。比較例３の測定結果は、図１０中にグラフｇ４１及びｇ４２として示されている。グラフｇ４１は、横配線上に存在する欠陥を検出した場合の感度を示しており、グラフｇ４２は、縦配線上に存在する欠陥を検出した場合の感度を示している。
図１０に示すように、実施例及び比較例１〜３において、比較例１に示す例が最も感度が低いことを示している。前述したとおり、光源からの光のうち一部の偏光成分が欠陥検出に寄与し、その他の偏光成分、即ち、欠陥検出に寄与しない偏光成分は全体的に明度を上げるように働く（即ち、Ｓ／Ｎを下げるように働く）。比較例１では、実施例や比較例２及び３に比べて、欠陥検出に寄与しない偏光成分の割合が多いためであると推測される。
また、比較例２は、比較例１に比べて、横配線上に存在する欠陥の検出感度が向上していることがわかる。これは、横配線に関する欠陥の検出について、欠陥検出に寄与しない偏光成分の割合が、空間フィルタ１３２１により遮蔽されることで低減したためと推測される。
また、比較例３は、比較例２に比べて、横配線上に存在する欠陥の検出感度がさらに向上しているとともに、縦配線に対する検出感度が低減しているのがわかる。これは、横配線に対して垂直な方向に偏光された直線偏光は、主に、横配線に関する欠陥の検出に寄与し、縦配線に関する欠陥の検出には寄与しないためであると推測される。
ここで、実施例の測定結果に着目する。実施例の測定結果は、横配線に関する欠陥の検出については、比較例３に比べてわずかに検出感度が低下しているものの、比較例１及び２に比べて高い検出感度を示している。また、実施例の測定結果は、縦配線に関する欠陥の検出について、横配線に関する欠陥を検出する場合と同等の検出感度を示しており、比較例１〜３のいずれよりも縦配線に関する欠陥の検出に係る検出感度が高いことがわかる。そのため、例えば、比較例３に係る欠陥検出装置を用いて欠陥検出を行ったとしても、横配線に関する欠陥のみが検出されるため、被測定物の向きを変えて２度検査を行う必要がある。これに対して、本実施例に係る欠陥検査装置では、横配線に関する欠陥及び縦配線に関する欠陥を１度の検査で検出するため、比較例３に係る欠陥検査装置に比べて検査時間を１／２に短縮することが可能となる。また、本実施例に係る欠陥検査装置の検出感度が、実施例１及び２のいずれの欠陥検査装置よりも、検出感度が高いことは、図１０を参照すれば明らかである。
なお、第３の実施形態に係る測定部１０ｂにおける複合フィルタ１３ａと、第２の実施形態に係る測定部１０ａのフィルタユニット１３とはほぼ等価である。そのため、本実施例では、第３の実施形態に係る測定部１０ｂを用いたが、第２の実施形態に係る測定部１０ａを用いた場合についても同様の結果となる。
＜変形例＞
［測定部１０ｃの構成］
次に、変形例に係る測定部１０ｃの構成について、図１１を参照しながら説明する。図１１は、変形例に係る測定部１０ｃを構成する光学系の一例を示した概略的な構成図である。変形例に係る測定部１０ｃは、第３の実施形態に係る測定部１０ｂと比べて、１／２波長板３１１及び３１２と、正反射遮断フィルタ３２とを含む点で異なる。以降では、１／２波長板３１１及び３１２と、正反射遮断フィルタ３２とに着目して説明し、その他の構成については、第３の実施形態に係る欠陥検査装置１ｂと同様のため、詳細な説明は省略する。
１／２波長板３１１は、複合フィルタ１３ａとＮＢＳ１４との間の光軸上に挿脱可能に設けられている。１／２波長板３１１は、複合フィルタ１３ａを通過した直線偏光ｐ１１ａ及びｐ１２ａそれぞれの位相を半波長ずらすように働く。そのため、この１／２波長板３１１を挿入することで、複合フィルタ１３ａを通過した直線偏光ｐ１１ａ及びｐ１２ａが被検査物５００上に形成するスポットの、被検査物５００に対する相対的な向きを任意の角度だけ回転させることが可能となる。
１／２波長板３１２は、集光光学素子１５より後段の光軸上、厳密には、ＮＢＳ１４より後段の光軸上に挿脱可能に設けられている。１／２波長板３１２は、直線偏光ｐ１１ａ及びｐ１２ａが被検査物５００上で反射した反射光の位相を半波長ずらすように働く。そのため、この１／２波長板３１２を挿入することで、この反射光に含まれる直線偏光ｐ１１ａ及びｐ１２ａのそれぞれが、光検出部１８１及び１８２に結像する向きを任意の角度だけ回転させることが可能となる。
正反射遮断フィルタ３２は、集光光学素子１５より後段の光軸上、厳密には、ＮＢＳ１４より後段の光軸上に挿脱可能に設けられている。正反射遮断フィルタ３２は、被検査物５００からの反射光に含まれる各偏光成分（即ち、直線偏光ｐ１１ａ及びｐ１２ａ）について、正反射光を遮断するように構成されている。
例えば、図１２は、この正反射遮断フィルタ３２の一例を示した概略図である。図１２では、図の横方向をｘ１方向、縦方向をｙ１方向、ｘ１方向及びｙ１方向それぞれに垂直な方向をｚ方向とする。ｚ方向は、被検査物５００からの反射光の光軸方向に対応している。また、図１２におけるｘ１方向及びｙ１方向は、図８Ａにおけるｘ１方向及びｙ１方向に対応している。
図１２に示すように、正反射遮断フィルタ３２は、ｘ１方向の端部に貫通孔ｈ１１ｄが設けられている。この貫通孔ｈ１１ｄには、ｘ１方向に沿って偏光子が形成された偏光部ｆ１１ｄが設けられている。即ち、この貫通孔ｈ１１ｄは、ｘ１方向に偏光する直線偏光のみが通過可能に形成されている。
また、正反射遮断フィルタ３２は、ｙ１方向の端部に貫通孔ｈ１２ｄが設けられている。この貫通孔ｈ１２ｄには、ｙ１方向に沿って偏光子が形成された偏光部ｆ１２ｄが設けられている。即ち、この貫通孔ｈ１２ｄは、ｙ１方向に偏光する直線偏光のみが通過可能に形成されている。
一方で、理想的には、図８Ａに示す貫通孔ｈ１１ａを通過した直線偏光ｐ１１ａが被検査物５００上で反射した反射光が、正反射遮断フィルタ３２の貫通孔ｈ１１ｄに入射する。そのため、貫通孔ｈ１１ｄで、直線偏光ｐ１１ａの正反射光が遮断されることになる。同様に、図８Ａに示す貫通孔ｈ１２ａを通過した直線偏光ｐ１２ａが被検査物５００上で反射した反射光が、正反射遮断フィルタ３２の貫通孔ｈ１２ｄに入射する。そのため、貫通孔ｈ１２ｄで、直線偏光ｐ１２ａの正反射光が遮断されることになる。
なお、正反射遮断フィルタ３２は、集光光学素子１５よりも後段の光軸上に設けられていれば、その位置は限定されない。例えば、図１１に示すように、ＰＢＳ１７で分岐される前の光路上に設けてもよいし、ＰＢＳ１７で分岐された後の光路上のそれぞれに設けてもよい。また、反射光に含まれる各直線偏光の正反射光が遮断されれば、正反射遮断フィルタ３２の構成は限定されない。
このように、正反射遮断フィルタ３２を設けることにより、直線偏光ｐ１１ａ及びｐ１２ａの正反射光を遮断して暗視野像を得ることが可能となる。
なお、測定部１０ｃは、１／２波長板３１１、１／２波長板３１２、及び正反射遮断フィルタ３２のうちの少なくともいずれかが含まれていればよく、必ずしもこれらすべてを含む必要はない。
また、変形例に係る測定部１０ｃでは、複合フィルタ１３ａを用いる場合について説明したが、この構成に限定されるものではない。複合フィルタ１３ａに替えて、例えば、図２及び図６に示す構成のように、フィルタユニット１３を用いてもよいし、図８Ｂに示した複合フィルタ１３ｂを適用してもよい。
また、変形例に係る測定部１０ｃでは、ＰＢＳ１７と、光検出部１８１及び１８２を設けているが、これらに替えて、図２及び図７Ｂに示す構成のように、単一の光検出部１８０により反射光を検出する構成としてもよい。その場合には、解析部２０ａは、第１の実施形態に示された解析部２０と同様に動作をすればよい。また、単一の光検出部１８０により反射光を検出する場合には、複合フィルタ１３ａに替えて、複合フィルタ１３ｃ（図８Ｃ）を適用してもよい。
＜第４の実施形態＞
次に、第４の実施形態に係る欠陥検査装置１ｅについて、図１３を参照しながら、第１の実施形態と異なる測定部１０ｅの構成に着目して説明する。図１３は、本実施形態に係る測定部１０ｅを構成する光学系の一例を示した概略的な構成図である。第１の実施形態に係る測定部１０では、光源１１から出射された無偏光の光をＰＢＳ１３１で分岐させることで２種類の直線偏光としていた。本実施形態に係る測定部１０ｅは、光源１１及びＰＢＳ１３１のように無偏光の光を分岐させる構成に替えて、偏光方向が互いに異なる直線偏光を個々に出射する光源部１１ａ及び１１ｂを設けている点で、第１の実施形態に係る測定部１０と異なる。以降では、光源部１１ａ及び１１ｂと、光源部１１ａ及び１１ｂからの各直線偏光を導光させるための構成に着目して説明し、その他の構成については、第１の実施形態に係る欠陥検査装置１と同様のため、詳細な説明は省略する。
光源部１１ａ及び１１ｂは、互いに異なる方向に偏光する直線偏光を出射可能に構成されている。光源部１１ａ及び１１ｂには、例えば、直線偏光を出射可能な光源（例えば、レーザー）を用いてもよいし、無偏光の光を出射可能な光源と、この光源からの光を偏光させる偏光フィルタとを組み合わせた構成を用いてもよい。なお、光源部１１ａから出射される直線偏光が、第１の実施形態に係る測定部１０（図２参照）において、ＰＢＳ１３１で分岐された直線偏光ｐ１１に対応する。同様に、光源部１１ｂから出射される直線偏光が、第１の実施形態に係る測定部１０において、ＰＢＳ１３１で分岐された直線偏光ｐ１２に対応する。
光源部１１ａから出射された直線偏光ｐ１１は、リレーレンズ１２１ａ及び１２２ａにより平行光にされ、全反射ミラー１３３１を経て空間フィルタ１３２１に導光される。空間フィルタ１３２１は、第１の実施形態に係る測定部１０（図２参照）における空間フィルタ１３２１（図３Ａ参照）に対応している。空間フィルタ１３２１に入射した直線偏光ｐ１１のうち、貫通孔ｈ１１に相当する部分が空間フィルタ１３２１を通過し、その他の部分は、空間フィルタ１３２１により遮蔽される。空間フィルタ１３２１を通過した直線偏光ｐ１１は、ＰＢＳ１３４に導光される。ＰＢＳ１３４は、第１の実施形態に係る測定部１０（図２参照）におけるＰＢＳ１３４に対応している。
同様に、光源部１１ｂから出射された直線偏光ｐ１２は、リレーレンズ１２１ｂ及び１２２ｂにより平行光にされ、全反射ミラー１３３２を経て空間フィルタ１３２２に導光される。空間フィルタ１３２２は、第１の実施形態に係る測定部１０（図２参照）における空間フィルタ１３２２（図３Ｂ参照）に対応している。空間フィルタ１３２２に入射した直線偏光ｐ１２のうち、貫通孔ｈ１２に相当する部分が空間フィルタ１３２２を通過し、その他の部分は、空間フィルタ１３２２により遮蔽される。空間フィルタ１３２２を通過した直線偏光ｐ１２は、ＰＢＳ１３４に導光される。直線偏光ｐ１１及び直線偏光ｐ１２は、ＰＢＳ１３４で同軸化され、ＮＢＳ１４に導光される。なお、以降の動作については、第１の実施形態における、同軸化された直線偏光ｐ１１及びｐ１２の態様と同様である。また、本実施形態では、光源部１１ａ及び１１ｂが「直線偏光出射部」の一例に対応している。
なお、本実施形態に係る測定部１０ｅでは、単一の光検出部１８０を設けているが、これに替えて、図６及び図７ａに示すように、ＰＢＳ１７と、光検出部１８１及び１８２を設ける構成としてもよい。
また、前述した変形例（図１１参照）に示すように、１／２波長板３１１、１／２波長板３１２、お及正反射遮断フィルタ３２のうちの少なくともいずれかを設けてもよい。
以上のように、本実施形態に係る測定部１０ｅは、偏光方向が互いに異なる直線偏光を個々に出射する光源部１１ａ及び１１ｂを用いることで、直線偏光ｐ１１及びｐ１２を得る。この直線偏光ｐ１１及びｐ１２それぞれを、空間フィルタ１３２１及び１３２２を通過させ、ＰＢＳ１３４で同軸化させることにより、測定部１０ｅは、第１の実施形態に係る測定部１０と同様の光を被検査物５００に向けて照射している。このような構成により、本実施形態に係る欠陥検査装置１ｅは、第１の実施形態に係る欠陥検査装置１と同様の作用効果を得ることが可能となる。
＜第５の実施形態＞
次に、第５の実施形態に係る欠陥検査装置１ｆについて、図１４を参照しながら、第３の実施形態と異なる測定部１０ｆの構成に着目して説明する。図１４は、本実施形態に係る測定部１０ｆを構成する光学系の一例を示した概略的な構成図である。第３の実施形態に係る測定部１０ｂ（図７Ａ参照）では、直線偏光ｐ１１及びｐ１２が被検査物５００上で反射した反射光を、ＰＢＳ１７は、この反射光を互いに直交する２種類の偏光成分（例えば、直線偏光ｐ１１及びｐ１２）に分岐させていた。本実施形態に係る測定部１０ｆは、ＰＢＳ１７に替えて反射部材（例えば、全反射ミラー）４１を設けている点で、第３の実施形態に係る測定部１０ｂと異なる。以降では、反射部材４１と、反射部材４１で分割された各光束を、光検出部１８１及び１８２に導光させるための構成に着目して説明し、その他の構成については、第３の実施形態に係る欠陥検査装置１ｂと同様のため、詳細な説明は省略する。
本実施形態に係る測定部１０ｆでは、直線偏光ｐ１１及びｐ１２が被検査物５００上で反射した反射光は、集光光学素子１５で平行光にされ、ＮＢＳ１４及び結像レンズ１６を経て反射部材４１に導光される。
反射部材４１は、互いに異なる方向に向けられた反射面４１１及び４１２を有する。反射部材４１は、この反射面４１１及び４１２により、導光された反射光を、実像面で複数の光束に分割する。具体的には、反射部材４１に導光された反射光の一部は、反射面４１１で反射され、他の一部は、反射面４１２で反射される。
反射部材４１で分割された光束の一方、即ち、反射面４１１で反射された反射光の一部は、リレーレンズ４２１により平行光にされ、偏光フィルタ４３１に導光される。偏光フィルタ４３１は、反射光に含まれる各偏光成分のうち、ｙ１方向（例えば、図８Ａ参照）に偏光させるように偏光子が設けられている。即ち、偏光フィルタ４３１に導光された反射光の一部のうち、ｙ１方向に偏光した直線偏光ｐ１１ａのみが、この偏光フィルタ４３１を通過することになる。結像レンズ４４１は、偏光フィルタ４３１を通過した直線偏光ｐ１１ａを光検出部１８１上に結像させる。このようにして、反射面４１１で反射された反射光の一部に含まれる直線偏光ｐ１１ａが、光検出部１８１により検出される。
また、反射部材４１で分割された光束の他方、即ち、反射面４２２で反射された反射光の他の一部は、リレーレンズ４２２により平行光にされ、偏光フィルタ４３２に導光される。偏光フィルタ４３２は、反射光に含まれる各偏光成分のうち、ｘ１方向（例えば、図８Ａ参照）に偏光させるように偏光子が設けられている。即ち、偏光フィルタ４３２に導光された反射光の他の一部のうち、ｘ１方向に偏光した直線偏光ｐ１２ａのみが、この偏光フィルタ４３２を通過することになる。結像レンズ４４２は、偏光フィルタ４３２を通過した直線偏光ｐ１２ａを光検出部１８２上に結像させる。このようにして、反射面４１２で反射された反射光の一部に含まれる直線偏光ｐ１２ａが、光検出部１８２により検出される。なお、以降の動作については、第３の実施形態に係る測定部１０ｂと同様である。
一方で、本実施形態に係る測定部１０ｆでは、反射光を実像面で複数の光束に分割し、分割された光束それぞれを偏光して、光検出部１８１及び１８２で個々に検出している。そのため、あるタイミングでは、光検出部１８１及び１８２は、被検査物５００上の異なる位置を検査していることになる。しかしながら、被検査物５００上を走査することにより、被検査物５００上の各位置を、実質的に光検出部１８１及び１８２の双方で検査することが可能となる。
なお、本実施形態に係る測定部１０ｆでは、複合フィルタ１３ａを用いる場合について説明したが、この構成に限定されるものではない。複合フィルタ１３ａに替えて、例えば、図２及び図６に示す構成のように、フィルタユニット１３を用いてもよいし、図８Ｂに示した複合フィルタ１３ｂを適用してもよい。
また、前述した変形例（図１１参照）に示すように、１／２波長板３１１、１／２波長板３１２、お及正反射遮断フィルタ３２のうちの少なくともいずれかを設けてもよい。
以上のように、本実施形態に係る測定部１０ｆは、被検査物５００上で反射した反射光を、反射部材４１を用いて複数の光束に分割し、分割後の光束それぞれを偏光フィルタ４３１及び４３２を通過させることで直線偏光ｐ１１ａ及びｐ１２ａを得る。この直線偏光ｐ１１ａ及びｐ１２ａを、光検出部１８１及び１８２を用いて個々に検出することで、第３の実施形態と同様に、欠陥検出に係るＳ／Ｎ比を向上させ、ひいては、欠陥検出の精度を向上させることが可能となる。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
１、１ａ、１ｂ 欠陥検査装置
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ 測定部
１１ 光源
１２１、１２２ リレーレンズ
１３ フィルタユニット
１３１ ＰＢＳ
１３２１、１３２１ 空間フィルタ
１３３１、１３３２ 全反射ミラー
１３４ ＰＢＳ
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ 複合フィルタ
１４ ＮＢＳ
１５ 集光光学素子
１６ 結像レンズ
１７ ＰＢＳ
１８０、１８１、１８２ 光検出部
１９ 架台
２０、２０ａ 解析部
３２ 正反射遮断フィルタ
３１１、３１２ １／２波長板
５００ 被検査物
５０１、５０２ 配線パターン
５０１ａ、５０２ａ 凹部

Claims (17)

  1. 偏光方向がそれぞれ異なる複数種類の直線偏光を出射する直線偏光出射部と、
    前記複数種類の直線偏光のそれぞれに対応して貫通孔が設けられた空間フィルタと、
    前記空間フィルタの貫通孔を通過した前記直線偏光それぞれを被検査物上に集光する集光光学素子と、
    集光された前記直線偏光が前記被検査物上で反射した反射光を検出する光検出部と、
    を備えたことを特徴とする欠陥検査装置。
  2. 前記直線偏光出射部は、
    無偏光の光を出射する光源と、
    前記光源からの光を、偏光方向がそれぞれ異なる複数種類の前記直線偏光とする偏光フィルタと、
    を備えることを特徴とする請求項１に記載の欠陥検査装置。
  3. 前記偏光フィルタは、前記光源からの光を、偏光方向が互いに直交する２種類の直線偏光とすることを特徴とする請求項２に記載の欠陥検査装置。
  4. 前記偏光フィルタと前記空間フィルタとは一体形成されていることを特徴とする請求項２または３に記載の欠陥検査装置。
  5. 前記偏光フィルタと前記空間フィルタとが一体形成されたフィルタは、一の方向の両端に第１の貫通孔が設けられ、前記一の方向と異なる他の方向の両端に第２の貫通孔が設けられており、
    前記第１の貫通孔には、当該第１の貫通孔を通過する光が、所定の方向に偏光するように、偏光子が形成された第１の偏光部が設けられ、
    前記第２の貫通孔には、当該第２の貫通孔を通過する光が、前記所定の方向とは異なる方向に偏光するように、偏光子が形成された第２の偏光部が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の欠陥検査装置。
  6. 前記所定の方向は、前記一の方向と直交する方向であり、
    前記所定の方向とは異なる方向は、前記他の方向と直交する方向であることを特徴とする請求項５に記載の欠陥検査装置。
  7. 前記一の方向と前記他の方向とは互いに直交することを特徴とする請求項５または６に記載の欠陥検査装置。
  8. 前記直線偏光出射部は、
    前記複数種類の直線偏光を個々に出射する複数の光源部からなることを特徴とする請求項１に記載の欠陥検査装置。
  9. 前記空間フィルタは、前記複数種類の直線偏光のそれぞれに対応して、前記偏光方向と直交する方向の端部に前記貫通孔が設けられていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の欠陥検査装置。
  10. 前記光検出部は複数種類の光検出部材からなり、
    前記反射光を複数種類の偏光成分に分岐させる分岐部をさらに備え、
    当該分岐部で分岐された前記偏光成分を、前記複数種類の光検出部で個々に検出することを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の欠陥検査装置。
  11. 前記複数種類の光検出部材は、２種類の前記光検出部材であり、
    前記複数種類の偏光成分は、互いに直交する２種類の前記偏光成分であることを特徴とする請求項１０に記載の欠陥検査装置。
  12. 前記分岐部は、スプリッタであることを特徴とする請求項１０または１１に記載の欠陥検査装置。
  13. 前記分岐部は、
    前記反射光を、実像面で複数の光束に分割する反射部材と、
    分割された前記光束それぞれの偏光方向を互いに異なる方向とする複数の偏光フィルタと、
    を備えたことを特徴とする請求項１０または１１に記載の欠陥検査装置。
  14. 前記反射部材は、前記反射光を２つの光束に分割し、
    前記複数の偏光フィルタは、前記２つの光束それぞれの偏光方向を互いに直交する方向とすることを特徴とする請求項１３に記載の欠陥検査装置。
  15. 前記集光光学素子より後段の光軸上に、前記反射光に含まれる各偏光成分について、正反射光を遮断する正反射遮断フィルタを備えたことを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一項に記載の欠陥検査装置。
  16. 前記集光光学素子と前記空間フィルタとを結ぶ光軸上と、前記集光光学素子より後段の光軸上とのうちの少なくともいずれかに、１／２波長板を設けたことを特徴とする請求項１〜１５のいずれかに一項に記載の欠陥検査装置。
  17. 偏光方向がそれぞれ異なる複数種類の直線偏光を出射するステップと、
    前記複数種類の直線偏光のそれぞれに対応して貫通孔が設けられた空間フィルタにより、当該複数種類の直線偏光の一部を遮蔽するステップと、
    前記空間フィルタの貫通孔を通過した前記直線偏光それぞれを被検査物上に集光するステップと、
    集光された前記直線偏光が前記被検査物上で反射した反射光を検出するステップと、
    を含むことを特徴とする欠陥検査方法。

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