JP2016038302A - 欠陥検査装置及び欠陥検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光学式暗視野欠陥検査において、欠陥の種類、欠陥形状の方向性、又は背景パターンの方向性に依存しない、垂直照明を用いた検査を提供する。
【解決手段】欠陥検査において、光源１０１から発射されたレーザを線状に集光し、線状に集光したレーザをミラーで反射し、反射したレーザを対物レンズ１０２を介してテーブルに載置した試料に垂直方向から照射し、レーザを垂直方向から照射した試料からの反射散乱光を対物レンズ１０２で集光し、対物レンズ１０２で集光した試料からの反射散乱光のうち試料上に形成された周期的なパターンから発生する回折光とミラーから発生する散乱光とを空間フィルタで遮光し、空間フィルタで遮光されなかった試料からの反射散乱光を結像レンズ１０５に入射させて反射散乱光の像を形成し、形成した反射散乱光の像を検出器で検出し、検出器１０６で反射散乱光の像を検出して得た検出信号を処理して試料上の欠陥を検出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体製造工程、液晶表示素子製造工程、プリント基板製造工程等、基板上にパターンを形成して対象物を製作していく製造工程で発生する欠陥を検出し、分析して対策を施す製造工程において、欠陥の発生状況を検査する欠陥検査装置および欠陥検査方法に関する。

本技術分野の背景技術として、特許４８３８１２２号公報（特許文献１）がある。この公報には、「サンプルの表面上の照明される領域に対して垂直方向または略垂直方向の第２の入射角度で放射光線を第２の焦点の合った光線へと焦点を合わせる第２の光学機器であって、前記第２の入射角度が前記第１の入射角度とは異なる第２の光学機器と、サンプルの表面上の照明される領域に対して前記第２の光学機器によって焦点を合わせられた光線内の放射線を反射する細長い形状の反射面と、第１の検出器アレイと、前記第１および／または第２の焦点の合った光線から生じ、サンプル表面上の第１のラインおよび／または照明される領域から散乱または反射される放射線を集光すると共に前記ラインおよび／または前記照明される領域の一部分から集光される放射線を前記第１のアレイにおける対応する検出器へと焦点を合わせる集光光学機器であって、前記第２の光学機器によって焦点を合わせられると共にサンプルの表面上の照明される領域によって鏡面反射された光線内の放射線が前記第１の検出器アレイに到達することを前記細長い形状の反射面により阻止する集光光学機器と、を備える光学装置」（特許請求の範囲の請求項１）が記載されている。

また、特許文献１の図１２には、対物レンズ２２２の上方に幅の狭いミラー２５０を配置して、光源から発射された光を狭いミラー２５０で反射させて対物レンズ２２２を介して試料に照射し、試料からの反射光を上方と斜方に配置した検出系で検出する構成が記載されている。このうち、上方に配置された検出系では、試料からの反射光のうち狭いミラー２５０で遮光されなかった反射光のうち波長λ１の光を透過させてλ２の光を遮光するフィルタ２７２で波長を選択して検出する構成が示されている。

本技術分野のもう一つの背景技術として、特開平６−１０９６４７号公報（特許文献２）がある。この公報には、「被検パターンの光学的なフーリエ変換像を形成する第１レンズと、前記フーリエ変換像を逆フーリエ変換する第２レンズとを有し、該第２レンズにより前記被検パターンの欠陥の像を投影する欠陥検査装置において、前記被検パターン上の点状又は線状の照明領域を照明する照明手段と、前記被検パターンの光学的なフーリエ変換像から前記被検パターンの欠陥の無い場合のフーリエ変換像に相当する成分を除去する光学的フィルタ手段と、前記第２レンズにより投影された前記被検パターンの欠陥の像を光電変換する光電検出手段と、前記被検パターンと前記照明手段とを相対的に変位させる相対走査手段と、を設けた事を特徴とする欠陥検査装置」（特許請求の範囲の請求項１）が記載されている。

そして、引用文献２の図２には、光源から発射された光を反射鏡９で反射して対物レンズ１０を介してスリット状の光束として試料に照射し、試料の表面で回折されて対物レンズ１０を透過した光のうち反射鏡で遮光されなかった光を対物レンズ１０のフーリエ変換面に配置した空間フィルタを介して検出する交際が記載されている。

特許第４８３８１２２号公報 特開平６−１０９６４７号公報

特許文献１及び２には、検出光学系の対物レンズを介して検査対象表面の法線方向から入射するＴＴＬ（Through The Lens）照明を行う光学式暗視野型欠陥検査において、光源から発射された光を対物レンズの上方に配置したミラーで反射して対物レンズを介して検査対象試料に照射し、検査対象試料からの反射散乱光のうち正反射光をミラーで遮光し、それ以外の反射散乱光のうちフィルタで遮光されなかった光を検出する構成が記載されている。

ＴＴＬ照明を行う光学式暗視野型欠陥検査において、対物レンズのフーリエ変換面では、検査対象試料から法線方向に反射した正反射光の近傍に欠陥からの散乱光成分が分布する場合がある。従って、対物レンズに入射した検査対象試料から法線の近傍方向に反射した反射光のうち、正反射光以外で対物レンズの上方に配置したミラーで遮光されてしまう散乱光の量を少なくすること、即ち、正反射光近傍のできるだけ多くの散乱光を検出できるようにすることが高感度な欠陥検出を行う上で望ましい。

しかし、正反射光をミラーで遮光する構成とする場合、対物レンズの上方に配置したミラーに照明光あるいは検査対象表面からの正反射光の光束の一部が当たることにより散乱光が発生する。このミラーから発生した散乱光をそのまま検出してしまうと、この散乱光成分がノイズとなって、欠陥検出感度を上げることが難しくなる。この正反射光を遮光するミラーから発生した散乱光の影響については、特許文献１及び２の何れにおいても配慮されていない。

正反射光の近傍に散乱光が分布するような欠陥（例えば、ラインアンドスペースパターンにおけるブリッジ欠陥）を高感度に検出しようとする場合、このミラーから発生する散乱光がノイズとなり検査感度を向上させるうえでの障害となるという課題があった。

本発明は、上記した従来技術における課題を解決して、ＴＴＬ照明を行う光学式暗視野型欠陥検査において、検査対象試料からの正反射光の近傍の反射光（散乱光）をできるだけ多く検出できるようにするとともに、ノイズとなる散乱光成分をできるだけ検出しないようにすることにより、高感度な欠陥検出を可能にする欠陥検査装置及び欠陥検査方法を提供するものである。

上記課題を解決するために、本発明では、欠陥検査装置を、試料を載置して平面内で移動可能なテーブル部と、レーザを発射する光源と、この光源から発射されたレーザの光路を分岐する光路分岐部と、この光路分岐部で分岐された一方の光路を進んだレーザを線状に集光してテーブル部に載置された試料に斜方から照射する斜方照明部と、光路分岐部で分岐された他方の光路を進んだレーザを線状に集光する集光部と、この集光部で線状に集光されたレーザを反射してレーザの光路を折り曲げるミラー部と、このミラー部で光路を折り曲げられたレーザを入射させてテーブル部に載置された試料に垂直方向から照射すると共にレーザが照射された試料からの反射散乱光を集光する対物レンズ部と、この対物レンズ部で集光された試料からの反射散乱光のうち試料上に形成された周期的なパターンから発生する回折光を遮光すると共にミラー部から発生する散乱光を遮光する空間フィルタ部と、この空間フィルタで遮光されなかった試料からの反射散乱光を入射してこの反射散乱光の像を形成する結像レンズ部と、この結像レンズ部で結像された反射散乱光の像を検出する検出部と、この検出部で反射散乱光の像を検出して得た検出信号を処理して試料上の欠陥を検出する信号処理部とを備えて構成した。

また、上記課題を解決するために、本発明では、欠陥検査方法において、光源から発射されたレーザを線状に集光し、この線状に集光したレーザをミラーで反射し、この反射したレーザを対物レンズを介してテーブルに載置した試料に垂直方向から照射し、レーザを垂直方向から照射した試料からの反射散乱光を対物レンズで集光し、この対物レンズで集光した試料からの反射散乱光のうち試料上に形成された周期的なパターンから発生する回折光とミラーから発生する散乱光とを空間フィルタで遮光し、この空間フィルタで遮光されなかった試料からの反射散乱光を結像レンズに入射させて反射散乱光の像を形成し、この形成した反射散乱光の像を検出器で検出し、この検出器で反射散乱光の像を検出して得た検出信号を処理して試料上の欠陥を検出するようにした。

本発明によれば、検査対象表面の法線の近傍方向に散乱光を発する欠陥を高感度に検査することができるようになり、ラインアンドスペースパターンにおけるブリッジ欠陥を高感度に検出できるようになった。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の実施例に係る欠陥検査装置の概略の構成を示すブロック図である。 本発明の実施例に係る欠陥検査装置の複数の検出部各々の対物レンズの位置関係を示すブロック図である。 本発明の実施例に係る欠陥検査装置の斜方照明部とＴＴＬ照明部との概略の位置関係を示すブロック図である。 本発明の実施例に係る欠陥検査装置の斜方検出部の概略の構成を示すブロック図である。 本発明の実施例における検査対象基板への斜方照明の入射方向と複数の検出部の検出方向との関係を示す検査対象基板の斜視図である。 本発明の実施例に係る欠陥検査装置の垂直検出部を正面から見たときの概略の構成を示すブロック図である。 本発明の実施例に係る欠陥検査装置の垂直検出部を側面から見たときの概略の構成を示すブロック図である。 本発明の実施例に係る欠陥検査装置で検査する対象の基板の平面図である。 本発明の実施例に係る欠陥検査装置で検査する対象の基板のＡ−Ａ´断面図である。 本発明の実施例に係る欠陥検査装置の垂直検出部におけるＴＴＬ照明ミラーとミラー散乱遮光フィルタ、結像レンズ、検出器の位置関係を示すブロック図である。 本発明の実施例に係る欠陥検査装置の垂直検出部の対物瞳面を対物レンズの側から見た平面図である。 本発明の実施例に係る欠陥検査装置の検査レシピ設定の処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の実施例に係る欠陥検査装置のミラー散乱遮光フィルタおよび空間フィルタを設定するために用いられるＧＵＩを表示した画面の正面図である。 本発明の変形例１に係る欠陥検査装置の二重極照明の対物瞳面を対物レンズの側から見た平面図である。 本発明の変形例２に係る欠陥検査装置のスリット付ミラーを用いた検出部の概略の構成を示すブロック図である。 本発明の変形例２に係る欠陥検査装置のスリットが１本の場合のスリット付ミラーの正面図である。 本発明の変形例２に係る欠陥検査装置のスリットが２本に分割されたスリット付ミラーの正面図である。

本実施例では、半導体製造工程、液晶表示素子製造工程、プリント基板製造工程等、基板上にパターンを形成して対象物を製作していく製造工程で発生する欠陥を検出し、分析して対策を施す製造工程において、欠陥の発生状況を検査する欠陥検査装置の例を説明する。

図１は本実施例に係る欠陥検査装置１０００の構成の例である。図１に示す欠陥検査装置１０００は、光源部１０１、ＴＴＬ照明部１１１、斜方照明部１１２、対物レンズ１０２、対物瞳光学部１０３、結像レンズ１０５、検出器１０６、処理部２０、全体制御部３０１、表示部３０２、演算部３０３、記憶部３０４、ステージ駆動部１５１、Ｘ-Ｙ-Ｚ-θステージ１５２（以下、ステージ１５２）を備えている。

図１に示した本実施例に係る欠陥検査装置１０００の動作の概略を説明する。
光源部１０１から発射された照明光は、ミラー１１０で反射されて光路をミラー１１３の側に折り曲げられ、ミラー１１３で反射して斜方照明部１１２に入射し、線状に集光されて検査対象基板２に斜方から線状の照明光を照射する。また、図示していない手段でミラー１１０を光源部１０１から発射された照明光の光路から外れた場所に移動させた場合には、光源部１０１から発射された照明光はＴＴＬ照明部１１１に入射する。ＴＴＬ照明部１１１に入射した照明光は線状に集光されて、対物瞳光学部１０３に入射して光路を対物レンズ１０２の側に折り曲げられ、対物レンズ１０２により、検査対象基板２に対して法線方向から線状に集光された照明光が照射される。

斜方照明部１１２により斜方から照明光が照射された検査対象基板２、又は、ＴＴＬ照明部１１１を介して対物レンズ１０２により法線方向から線状に集光された照明光が照射された検査対象基板２から発した反射光、回折光、散乱光（以下、これらを総称して反射光と記す）は、対物レンズ１０２に入射して集光された後、対物瞳光学部１０３、偏光子１０４、結像レンズ１０５を介して、検出器１０６の検出面１０６´(図６Ａ参照)上に結像され、検出器１０６にて電気信号に変換される。なお、偏光子１０４は、結像レンズ１０５と検出器１０６との間で、検出器１０６の直前に配置してもよい。

検出器１０６で得られた電気信号は処理部２０に入力され、処理部２０において入力信号が予め設定された閾値と比較されて欠陥が検出される。検出された結果は全体制御部３０１を介し、欠陥信号レベル情報(欠陥信号の輝度値)とステージ１５２から得られる欠陥信号検出位置情報とが記憶部３０４に記憶され、表示部３０２に表示される。検査対象基板２は、ステージ駆動部１５１によって駆動されるステージ１５２によって走査され、全面が検査される。

光源部１０１は、レーザ光源１０１１、アッテネータ１０１２、ＮＤフィルタ１０１３、波長板１０１４、ビームエキスパンダ１０１５を備える。光源部１０１において、レーザ光源１０１１から発振されたレーザは、アッテネータ１０１２で出力が調整され、ＮＤフィルタ１０１３で光量が調整され、波長板１０１４で偏光状態が調整され、ビームエキスパンダ１０１５でビーム径、形状が調整、制御された照明光として発射される。

光源部１０１から発射された照明光は、ミラー１１０により光路が分岐されてＴＴＬ照明部１１１、又は斜方照明部１１２に導かれる。すなわち、ミラー１１０が図示していない駆動手段で駆動されて光源部１０１から発射された照明光の光路から外れた位置に設置されているときには、光源部１０１から発射された照明光はＴＴＬ照明部１１１に入射する。一方、ミラー１１０が図示していない駆動手段で駆動されて光源部１０１から発射された照明光の光路上に設置されているときには、光源部１０１から発射された照明光はミラー１１０で反射されて光路をミラー１１３の側に折り曲げ、次にミラー１１３で反射されて斜方照明部１１２に入射する。ＴＴＬ照明部１１１又は斜方照明部１１２に入射した照明光は、それぞれ一方向に長い光束に成形されてＴＴＬ照明部１１１又は斜方照明部１１２から出射される。

レーザ光源１０１１は、短波長、高出力、高輝度、高安定のものが適しており、ＹＡＧレーザの第三、第四、あるいは第五高調波を用いたものなどが用いられる。

図１には、欠陥検査装置１０００の構成として、対物レンズ１０２、対物瞳光学部１０３、結像レンズ１０５、検出器１０６によって構成される検出部を一つのみ図示したが、検出部は互いの対物レンズが機械的に干渉しない位置に複数設置されてもよい。処理部２０では複数の検出部にて検出された信号を処理して欠陥が判定される。

図２Ａには、複数の検出部を備えた例として、複数の検出部各々の対物レンズ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの位置関係の例を示す。対物レンズ１０２ａを備えた検出部を垂直検出部１７０ａ、対物レンズ１０２ｂを備えた検出部を左斜方検出部１７０ｂ、対物レンズ１０２ｃを備えた検出部を右斜方検出部１７０ｃと呼ぶ。図２Ｂには、垂直検出部１７０ａに対応する対物レンズ１０２ａとＴＴＬ照明部１１１、対物瞳光学部１０３、斜方照明部１１２の構成を示しており、図１に示した欠陥検査装置１０００の構成の対物レンズ１０２を含む構成に対応している。

対物レンズ１０２ｂ及び対物レンズ１０２ｃに対応する左斜方検出部１７０ｂと右斜方検出部１７０ｃの構成を図２Ｃに示す。対物レンズ１０２ｂ及び対物レンズ１０２ｃに対応する光学系は基本的に同じ構成であるので、図２Ｃにおいては、何れか一方の光学系の構成を示している。左斜方検出部１７０ｂと右斜方検出部１７０ｃとは、対物レンズ１０２ｂ（１０２ｃ）、空間フィルタ１２２ｂ（１２２ｃ）、偏光子１０４ｂ（１０４ｃ）、結像レンズ１０５ｂ（１０５ｃ）、検出器１０６ｂ（１０６ｃ）を備えている。対物瞳光学部１０３のＴＴＬ照明ミラー１２１とミラー散乱遮光フィルタ１２３を備えていない点が垂直検出部２０１ａの構成と異なっている。

図２Ａ及び図２Ｂにおいて、検査対象基板２を含む面をＸＹ面とし、検査対象基板２の法線方向をＺ方向とする。ステージ１５２の主走査方向をＸ方向とし、副走査方向をＹ方向とする。３つの検出部に各々に対応する対物レンズ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃは、光軸をＸＺ面内に持つ。対物レンズ１０２ａはＺ方向に配置され、Ｚ方向に出射する光を検出する（垂直検出部１７０ａ）。対物レンズ１０２ｂ、１０２ｃは、対物レンズ１０２ａの両側に配置され、Ｚ方向から傾斜した方向に出射する光を検出する（左斜方検出部１７０ｂと右斜方検出部１７０ｃ）。

光源部１０１から発射された照明光は、図示していない駆動手段によって駆動される光路切替ミラー１１０の照明光の光路への出し入れにより、ＴＴＬ照明部１１１又は斜方照明部１１２に導かれる。

光路切替ミラー１１０の代わりにビームスプリッタによる光路分岐を用いてＴＴＬ照明部１１１と斜方照明部１１２の双方に照明光を導いて、検査対象基板２の表面にＴＴＬ照明部１１１と斜方照明部１１２とから照明光を同時に照射することも可能である。

ＴＴＬ照明部１１１を通って一方向に長い光束形状に成形された照明光は、対物レンズ１０２ａの瞳位置（対物瞳面）１３４に配置された対物瞳光学部１０３に導かれ、光路を検査対象基板２の側に変えられて、対物レンズ１０２ａを介して検査対象基板２に導かれる。

一方、ミラー１１０とミラー１１３で反射して斜方照明部１１２に入射した照明光は、一方向に長い光束形状に成形された状態で斜方照明部１１２から出射して対物レンズ１０２ａの外側を通り、ＹＺ面内を通って検査対象基板２に導かれる。

照明光は、以上の光学系により、検査対象基板２の表面上にて、Ｙ方向に長くＸ方向に短い線状のビーム形状に集光される。複数の検出部の視野は照明光の集光位置に合せ込まれる。

図３に斜方照明の入射方向３５１と複数の検出部の検出方向３６１〜３６３との関係を示す。斜方照明の入射方向３５１の入射角をθｉ、検査対象基板の法線から傾斜した方向から検出する斜方検出部の検出方向３６１及び３６３検出角をθｄとする。２つの斜方検出部（左斜方検出部２１０ｂと右斜方検出部２１０ｃ）はＹＺ平面を基準として互いに対称な方向（±θｄ）に配置される。

図４Ａ及び図４Ｂに垂直検出部１７０ａの構成を示す。図４Ａは垂直検出部１７０ａのＸＺ面の断面図であり、図４Ｂは垂直検出部１７０ａのＹＺ面の断面図である。

ＴＴＬ照明部１１１は、シリンドリカルレンズ１１６を備える。対物瞳光学部１０３は、ＴＴＬ照明ミラー１２１、空間フィルタ１２２、ミラー散乱遮光フィルタ１２３を備える。ＴＴＬ照明ミラー１２１は、Ｘ方向に長い形状のミラーであり、対物レンズ１０２ａの瞳面(対物瞳面)１３４の近傍で対物瞳面１３４より対物レンズ１０２ａに近い側に配置される。ＴＴＬ照明部１１１から入射したシリンドリカルレンズ１１６により一方向に長い光束形状に成形された照明光は、ＴＴＬ照明ミラー１２１により対物レンズ１０２ａの側に反射されて、対物レンズ１０２ａの対物瞳面１３４に相当する位置においてＸ方向に長い形状になるようにＹ方向に集光される。

対物レンズ１０２ａは、フーリエ変換レンズであり、対物瞳面（フーリエ変換面）１３４に空間フィルタ１２２，およびミラー散乱遮光フィルタ１２３が配置される(空間フィルタ１２２とミラー散乱遮光フィルタ１２３とを総称して空間フィルタと記する場合もある)。対物レンズ１０２ａは、集光レンズ１３１、瞳リレーレンズ１３３を有する。集光レンズ１３１により第一の瞳面１３２が形成され、瞳リレーレンズ１３３によりそれが再結像されて対物瞳面１３４を形成する。よって、第一の瞳面１３２と対物瞳面１３４は光学的に共役である。第一の瞳面１３２を再結像して第二の瞳面である対物瞳面１３４を形成する瞳リレー光学系を有する構成により、瞳共役面である対物瞳面１３４を対物レンズ１０２ａの鏡筒の内部ではなく外部に形成することがレンズ設計上容易になり、対物レンズ１０２ａの構成の簡素化、低コスト化が可能となる。

また、瞳リレーレンズ１３３を拡大結像光学系とすることで、第一の瞳面１３２における検査対象基板２からの正反射光の光束の広がり角１３５に対し、瞳リレーレンズ１３３によって拡大結像された対物瞳面１３４における光束の広がり角１３６が小さくなる。第一の瞳面１３２における検査対象基板２からの正反射光の光束の広がり角１３５と、瞳リレーレンズ１３３によって拡大結像された対物瞳面１３４における光束の広がり角１３６との比は、瞳リレーレンズ１３３による拡大結像の倍率に等しくなる。

したがって、瞳リレーレンズ１３３の拡大倍率が１よりも大きくなるように構成することにより、第一の瞳面１３２における光束の広がり角１３５は、対物瞳面１３４における光束の広がり角１３６よりも大きくなる。逆の表現をすれば、対物瞳面１３４における光束の広がり角１３６を第一の瞳面１３２における光束の広がり角１３５よりも小さく設定できる。

照明光は、対物レンズ１０２ａによって検査対象基板２上に、Ｙ方向が長い形状になるように集光される。検査対象基板２にて正反射した光は、対物レンズ１０２ａを通り、ＴＴＬ照明ミラー１２１によって遮光される。検査対象基板２上の異物又は欠陥から発生した散乱光あるいは検査対象基板２上に形成された周期的なパターンにより回折して発生した回折光で対物レンズ１０２ａに向かう光のうち、周期的なパターンにより発生した回折光は対物瞳面１３４に設置された空間フィルタ１２２にて遮光される。一方、異物により発生した散乱光は空間フィルタ１２２で遮光されずに透過して結像レンズ１０５にて検出器１０６に結像され、画像信号として検出される。

ＴＴＬ照明ミラー１２１のＹ方向の幅は、照明光および検査対象基板からの正反射光の光束を遮光するのに十分な幅であり、かつ検査対象基板２上の異物又は欠陥から発生した散乱光のうち正反射光近傍の散乱光の検出を邪魔しないために幅が狭い方が望ましい。

ＴＴＬ照明ミラー１２１の位置における照明光の光束のＹ方向の幅は、照明光の光束の広がり角の正接と、対物瞳面１３４からＴＴＬ照明ミラー１２１までの距離との積に等しい。したがって、ＴＴＬ照明ミラー１２１のＹ方向の幅を狭くするには、照明光の光束の広がり角の正接を小さくするか、又は対物瞳面１３４からＴＴＬ照明ミラー１２１までの距離を小さくすればよい。対物瞳面１３４からＴＴＬ照明ミラー１２１までの距離を小さくするには、ＴＴＬ照明ミラー１２１を対物瞳面１３４にできるだけ近づけて設置すればよい。

一方、照明光の光束の広がり角の正接を小さくするには、上述したように、瞳リレーレンズ１３３の拡大倍率が１よりも大きくなるように構成すればよい。

すなわち、瞳リレーレンズ１３３を有する対物レンズ１０２ａの構成は、上述したように、瞳リレーレンズ１３３の拡大倍率が１よりも大きくなるように構成することにより、対物瞳面１３４における正反射光のＹ方向の広がり角１３６を、対物レンズ１０２ａに瞳リレーレンズ１３３を持たずに集光レンズ１３１だけで構成した場合の第一の瞳面１３２における正反射光のＹ方向の広がり角１３５と比べて小さくすることができる。その結果、ＴＴＬ照明ミラー１２１のＹ方向の幅を小さくすることができ、高感度の欠陥検出に有効である。

垂直検出部１７０ａは，ビームスプリッタ１６１、レンズ系１６２、瞳検出器１６３を備えた瞳検出系１８０、およびハーフミラー１６４、レンズ系１６５、像面検出器１６６を備えた像面観察系１９０を備える。瞳検出器１６３および像面検出器１６６の信号は全体制御部３０１に入力される。

ビームスプリッタ１６１は図示していない駆動源に駆動されて、光路に抜き差し可能である。レンズ系１６２は対物瞳面１３４と等価な瞳面を瞳検出器１６３の検出面上に結像するよう構成される。レンズ系１６５は結像レンズ１０５により形成される像面を像面検出器１６６の検出面上に結像するよう構成される。瞳検出器１６３および像面検出器１６６として、ステージ１５２を一方向に連続的に移動させながら検査対象基板２を撮像したときに二次元画像をリアルタイムに出力可能なＣＣＤセンサ、ＣＭＯＳセンサなどが用いられる。上記の瞳検出系１８０および像面観察系１９０により、検査対象基板２の表面の像と同時に瞳面の像が得られる。

ＴＴＬ照明ミラー１２１およびシリンドリカルレンズ１１６は、図示していないＹ軸周りの微小角度回転機構を備えており、検査対象基板２上で線状に集光されるビームのＸ方向の位置を微調整することができる。この調整機構により、検査対象基板２上での、複数の検出部１７０ａ，１７０ｂ，１７０ｃの視野位置、斜方照明部１１２による照明光の集光位置、およびＴＴＬ照明部１１１とＴＴＬ照明ミラー１２１によるＴＴＬ照明の集光位置を互いに合わせ込むことが容易になる。

ミラー散乱遮光フィルタ１２３はＸ方向に長い帯状の領域を遮光する。ミラー散乱遮光フィルタ１２３は対物瞳面１３４上にて、検査対象基板２からの正反射光を遮光する位置に設置される。空間フィルタ１２２はＸ方向に長い複数の帯状の領域を遮光する。空間フィルタ１２２は、検査対象基板２上に形成された周期的なパターンから発生する回折光により対物瞳面１３４上に形成される回折光パターンを遮光する位置に設置される。

これらの空間フィルタ１２２及びミラー散乱遮光フィルタ１２３は、照明光の波長の光を遮光する金属材料等の板、ロッド等で構成され、遮光位置の調整を可能とする位置調整機構（図示せず）を備える。ミラー散乱遮光フィルタ１２３、および空間フィルタ１２２は、Ｙ方向の遮光幅を制御可能である。ミラー散乱遮光フィルタ１２３、および空間フィルタ１２２の遮光幅の制御は複数の遮光フィルタを重ね合せる、あるいは遮光幅の異なる遮光フィルタを複数備えて差し替える、などの手段によってなされる。なお、遮光フィルタとして、遮光領域の形状を電気信号によって制御可能な液晶フィルタ、磁気光学素子、マイクロミラーアレイ（ＭＥＭＳ）などの空間光変調素子を用いてもよい。

検出する欠陥の形状によって、ミラー散乱遮光フィルタ１２３の遮光幅を変えることが高感度検査に有効である。例えば空間周波数の低い欠陥は、対物瞳面１３４において正反射光の近傍に散乱光が偏るため、ミラー散乱遮光フィルタ１２３の遮光幅を狭くすることで欠陥信号のＳＮ比を高くすることができる。

また、検査におけるノイズ要因となる背景パターンのラフネス、あるいは検査対象基板２の表面のラフネスによって、ミラー散乱遮光フィルタ１２３の遮光幅を変えることも、高感度検査に有効である。

例えば、ラフネスの粗さ（RaあるいはRMS）がラフネスの空間周波数が低い場合（例えば半導体前工程のＦＥＯＬ（Front End of Line）、トランジスタ工程）は、対物瞳面１３４においてラフネスにより発生する散乱光が正反射光の近傍に集まるため、ミラー散乱遮光フィルタ１２３は狭い遮光幅でノイズを十分にカットすることが可能である。

一方、ラフネスの粗さが大きい場合（例えば半導体前工程のBEOL（Back End of Line）、配線工程）、あるいはラフネスの空間周波数が高い場合は、瞳面においてラフネスの散乱光が正反射光の周りの相対的に広い範囲に広がるため、ミラー散乱遮光フィルタ１２３の遮光幅を広くすることがノイズの低減に有効である。

図５Ａ及び図５Ｂに本実施例にて高感度に検出可能な欠陥の例を示す。図５Ａは、検査対象基板２上に形成されたラインアンドスペース（Ｌ＆Ｓ）パターン２０１に、微小なブリッジ欠陥２０２が発生した状態を示す。図ではブリッジ欠陥２０２によってＬ＆Ｓパターンがショートしている例を示したが、ブリッジ欠陥２０２のサイズが小さく完全に配線間がショートしていないケースもあるが、そのようなパターンの変形も、完全なショートが起きるポテンシャルを示すものであるため、欠陥として検出することが要求される場合もある。

図５Ｂは、図５ＡのＡ−Ａ´断面を示す。図５Ｂに示すように、ブリッジ欠陥２０２の高さは、一般的にラインアンドスペース（Ｌ＆Ｓ）パターン２０１よりも低い。このようなブリッジ欠陥２０２を検出するためには、Ｌ＆Ｓパターン２０１の内部まで照明光を入り込ませる必要がある。このような照明を行うには、基板に垂直な方向（矢印２１１）から照明する垂直照明が有効である。

また、Ｌ＆Ｓパターン２０１を照明する場合の偏光は、Ｌ＆Ｓパターン２０１の長手方向（図５Ａの場合はＸ方向）に直交するＹ方向の直線偏光が、Ｌ＆Ｓパターン２０１の内部に透過しやすいため有効である。ブリッジ欠陥２０２のようにＬ＆Ｓパターン２０１の内部に埋もれた欠陥から発生する散乱光は、Ｌ＆Ｓパターン２０１に邪魔されて浅い角度には出にくく、検査対象基板２の法線に近い方向に出やすいため、検査対象基板２の法線方向近傍の散乱光を検出することが有効である。

すなわち、ブリッジ欠陥２０２を検出する場合、対物瞳面１３４（対物レンズのフーリエ変換面）では、検査対象基板２から法線方向に反射した正反射光の近傍に欠陥からの散乱光成分が分布する。従って、対物レンズ１０２ａに入射した検査対象基板２から法線の近傍方向に反射した反射光のうち、正反射光以外で対物レンズ１０２ａの上方に配置したＴＴＬ照明ミラー１２１で遮光されてしまう散乱光の量を少なくすること、即ち、正反射光近傍のできるだけ多くの散乱光を検出できるようにすることが、ブリッジ欠陥２０２を高感度に検出する上で望ましい。

図６Ａ及び図６Ｂに対物瞳面１３４近傍におけるＴＴＬ照明ミラー１２１、空間フィルタ１２２、およびミラー散乱遮光フィルタ１２３の位置関係を示す。図６Ｂは対物瞳面１３４を対物レンズ１０２ａ側から見た図である。図６Ｂでは、検査対象基板２による照明の正反射光の、ＴＴＬ照明ミラー１２１位置におけるビーム断面１２０を示した。ＴＴＬ照明ミラー１２１はこのビームを遮光するのに十分な幅を持つ。実際には照明およびその正反射光はガウスビームであり、中心から離れるほど強度が弱くなる広がりのある分布を持つため、ＴＴＬ照明ミラー１２１の幅を広げても完全に遮光することは困難である。

一例として、欠陥散乱光の検出の妨げにならないようにするために、ＴＴＬ照明ミラー１２１の幅をビームのＹ方向の幅（強度が中心に対してｅ２乗分の１に落ちる幅）の３倍から１０倍の間の幅に設定した場合について説明する。前記の瞳リレーレンズ１３３を用いた構成により、ＴＴＬ照明ミラー１２１の位置における正反射光のビーム断面１２０の幅を小さく抑えられるため、ＴＴＬ照明ミラー１２１の幅を例えば瞳の直径の１／４以下の幅に抑えつつ、正反射光を十分に遮光することができる。これにより検査対象基板の法線方向近傍の欠陥散乱光が強い領域１２４の散乱光を検出し、欠陥を高感度に検出することができる。

空間フィルタ１２２は、検査対象基板２上の周期的なパターンから発生する回折光を遮光し欠陥の検査感度を向上するために用いられる。検査対象基板２に照射する照明光の波長とパターンの周期性に応じて発生する回折光が対物瞳面１３４にて集光して回折パターンを形成するため、この回折光のパターンに応じて必要な本数の空間フィルタが回折光パターンのピッチに応じて設置される。

ＴＴＬ照明ミラー１２１の表面および端面にＴＴＬ照明部１１１の側から入射した照明ビームあるいはＴＴＬ照明ミラー１２１で反射された照明光が照射された検査対象基板２からの正反射光が当たることにより、ＴＴＬ照明ミラー１２１の表面および端面から散乱光１２５が発生する。この発生した散乱光１２５が検出器１０６に入るとノイズとなり、欠陥検出感度を低下させる原因となる。そこで、この散乱光１２５を遮光するために散乱遮光フィルタ１２３が用いられる。

ノイズとなる散乱光１２５は主にＴＴＬ照明部１１１の側から入射した照明光あるいは検査対象基板２からの正反射光のビームの端（ガウス分布状の照明強度分布の裾の部分）がＴＴＬ照明ミラー１２１の端面に当たって発生する。散乱遮光フィルタ１２３は図６Ａに示すように、ＴＴＬ照明ミラー１２１の近傍の結像レンズ１０５側の対物瞳面１３４の位置に設置される。また、図６Ｂに示すように、散乱遮光フィルタ１２３の幅Ｄは、対物瞳面１３４上に投影されたＴＴＬ照明ミラー１２１より幅広に設定する。これにより、ノイズとなる正反射光近傍の散乱光１２５が結像レンズ１０５に到達するのを防止することができる。

図６Ａにおいて、ＴＴＬ照明ミラー１２１の端面から発した散乱光１２５のうち、検出器１０６の受光部１０６’に到達する光線が通過する範囲を一点鎖線で囲まれた領域１２６で示した。受光部１０６’のＹ方向（長手方向）の長さをＬとすると、受光部１０６’の端の検出光軸中心からの像高はＬ／２である。結像レンズ１０５の焦点距離をｆ２とすると、像高Ｌ／２に到達する光線１２６の結像レンズ１０５への入射角度はａｒｃｓｉｎ（Ｌ／（２×ｆ２））と求められる。この角度をθとすると、ＴＴＬ照明ミラー１２１の端部から開き角２θの範囲内に出射する散乱を遮光すればよい。ＴＴＬ照明ミラー１２１とミラー散乱遮光フィルタ１２３との距離をｄとすると、ＴＴＬ照明ミラー１２１のＹ方向の幅に対し、ミラー散乱遮光フィルタ１２３の幅ＤをΔ＝２ｄ×ｔａｎ（θ）より太くすることで、ＴＴＬ照明ミラー１２１の端から出射して受光部１０６’に到達する散乱光を遮光することができる。

具体的な例として、ＴＴＬ照明ミラー１２１のＹ方向の幅を３ｍｍ、ｆ２＝６００ｍｍ、ｄ＝５ｍｍ、Ｌ＝５０ｍｍのとき、θ＝２.４°、Δ＝０.４２ｍｍ、必要なミラー散乱遮光フィルタ１２３の幅Ｄは３.４２ｍｍとなる。この場合、実際には設置位置の調整誤差マージンも含めるため、ミラー散乱遮光フィルタ１２３の幅Ｄは３．４２ｍｍより大きくし、例えば４ｍｍ（調整誤差マージン：０.６ｍｍ）、あるいは５ｍｍ（調整誤差マージン：１.６ｍｍ）幅とする。瞳面の遮光率を低く抑えて検出感度を確保するため、調整誤差マージンの量は必要最小限とする。

ミラー散乱遮光フィルタ１２３は、上記の他に、検査対象基板２の中で検査対象外の箇所から発生しノイズとなる散乱光が照明正反射光近傍を通過する場合にこれを遮光してノイズを低減する効果を有する。例えば、図５ＡのＬ＆Ｓパターン２０１が微小なラフネスを持っていたり、欠陥として検出不要な程度のパターンの微小な変形を伴っていたりした場合に、ノイズとなる散乱光が発生する。特にノイズ源の空間周波数の周期が照明波長に対して長い場合に、正反射光の近傍にノイズ成分が発生しやすい。そのような場合に、ミラー散乱遮光フィルタ１２３のＹ方向の遮光幅Ｄを、欠陥散乱光を大きく遮光してしまわない程度に広げることで、欠陥のＳＮ比を高めることができる。

図７に検査レシピ設定のフローチャートを示す。ここで、検査レシピとは、検査を行う検査条件（照明条件、検出条件、欠陥判定処理条件）、あるいは複数の検査条件の組合せを指す。複数の検査条件を組み合わせた検査を行う場合は、各検査条件での検査を順次実施し、各々で得られる検査結果を統合して最終的な検査結果を得る。

検査レシピ設定のフローにおいて、まず、検査レシピ設定を開始し（Ｓ７０１）、検査対象基板２のロード方向を設定する（Ｓ７０２）。ロード方向とは検査対象基板２をステージ１５２に設置する際の検査対象基板２の設置方位である。次に照明条件（ＴＴＬ照明あるいは斜方照明）を選択する（Ｓ７０３）。斜方照明を選択した場合は、次に空間フィルタ１２２の設置位置、設置本数など空間フィルタ１２２の設定を行い（Ｓ７０４）、照明偏光設定に移る。ＴＴＬ照明を選択した場合は、空間フィルタ１２２の設置位置、設置本数など空間フィルタ１２２の設定を行い（Ｓ７０６）、ミラー散乱遮光フィルタ１２３の幅を設定し（Ｓ７０７）、照明偏光設定に移る（Ｓ７０８）。Ｓ７０８でＴＴＬ照明部１１１の波長板１０１４を調整して照明偏光を設定したあとは、検出器１０６の検光条件を設定する（Ｓ７０９）。検光条件は、検出記１０６が備える偏光子１０４による検光方向の条件に対応する。次にアッテネータ１０１２とＮＤフィルタ１０１３とを調整して照明パワーを設定（Ｓ７１０）した後、欠陥判定処理の条件を設定する（Ｓ７１１）。以上により一つの検査条件が定まる。

ここで、検査対象基板の試し検査を行い（Ｓ７１２）、検査結果が表示部３０２に表示される（Ｓ７１３）。検査結果は、欠陥検出個数、予め検査対象欠陥として設定した欠陥の集合に含まれる各欠陥の検出可否、捕捉率、虚報数、虚報率、過去に設定された検査レシピと比較して新たに設定した検査条件によって新規に検出された欠陥の個数、などを含む。これらの情報に基づいてユーザが検査条件の有効性を判断し（Ｓ７１４）、検査条件が有効であると判断した場合（Ｓ７１４でＹｅｓの場合）は、検査レシピに検査条件を追加する（Ｓ７１５）。一方、検査条件が有効ではないと判断した場合（Ｓ７１４でＮｏの場合）は、Ｓ７１６に進む。

以上の手順で更新された検査レシピによって、検査対象とする欠陥の検出個数、検出捕捉率が目標に到達したかを判定し（Ｓ７１６）、目標値に到達した場合（Ｓ７１６でＹｅｓの場合）は、検査レシピを決定し（Ｓ７１７）、検査レシピ設定が終了する。目標値に到達していない場合（Ｓ７１６でＮｏの場合）は、Ｓ７０２に戻って新たな検査条件の設定を再度実施する。

図８に、ミラー散乱遮光フィルタ１２３および空間フィルタ１２２を設定（図７のＳ７０４、Ｓ７０６、Ｓ７０７）するために用いられるＧＵＩ（Graphic User Interface）の画面８００の例を示す。なお、図８の中の画像例では縦方向が図４Ｂに示した対物瞳面１３４内のＸ方向、横方向が対物瞳面１３４内のＹ方向に対応する。ＧＵＩの画面８００上には、ミラー散乱遮光フィルタ設定状態を示す画像表示領域８１０、空間フィルタ設定状態を示す画像表示領域８２０及び像面検出画像を表示する領域８３０を備えている。

ミラー散乱遮光フィルタ設定状態を示す画像表示領域８１０に表示される瞳検出画像１：８０１には、瞳検出系１８０の瞳検出器１６３によって検出される瞳面の光強度分布が表示される。図８には、正反射光を遮光したＴＴＬ照明ミラー１２１の影（ＴＴＬ照明ミラー像４０１：瞳検出画像１：８０１の中央の２本の白線で挟まれた領域）、および検査対象基板２に形成された繰り返しパターンによる回折光の対物瞳面１３４での強度分布（瞳上回折光像４０２）の例を示す。瞳検出画像１：８０１において、ＴＴＬ照明ミラー像４０１は、正反射光像、およびその近傍の散乱成分による像に重なった影として見える。

一方、ミラー散乱遮光フィルタ状態画像８０２には、ミラー散乱遮光フィルタ１２３の状態（遮光領域の位置と幅）の画像が表示される。瞳検出画像１：８０１は、ミラー散乱遮光フィルタ１２３を設置する前の状態での画像が記憶部３０４に保存され、その画像に表示が固定される。ミラー散乱遮光フィルタ状態画像８０２は、ミラー散乱遮光フィルタ１２３を設置した状態での対物瞳面１３４の光強度分布がリアルタイムに表示され、ミラー散乱遮光フィルタ１２３の設置、調整により、遮光領域４０３が暗領域（図８では白抜きの線でハッチングした領域）として表示される。瞳検出画像１：８０１とミラー散乱遮光フィルタ状態画像８０２を同時に表示することで、正反射光およびその近傍のノイズとなる散乱光を正確に遮光するようミラー散乱遮光フィルタ１２３の遮光領域の位置および遮光幅を設定することができる。

空間フィルタ設定状態を示す画像表示領域８２０に表示される瞳検出画像２：８０３は、ミラー散乱遮光フィルタ１２３を設置した状態での瞳面の光強度分布画像が表示される。画像は記憶部３０４に保存され、表示が固定される。ミラー散乱遮光フィルタ１２３を設置した状態で回折光に合せて瞳検出器１６３の蓄積時間、感度あるいは表示ゲインを調整することで、通常のＣＣＤカメラと同程度のダイナミックレンジ（５０〜６０ｄＢ程度）の瞳検出器を用いて、正反射光近傍の領域が明るく飽和してしまうこと無く、パターン回折光を明瞭に観察することができる。

空間フィルタ設定状態を示す画像表示領域８２０に表示される空間フィルタ状態画像８０４は、ミラー散乱遮光フィルタ１２３および空間フィルタ１２２を設置した状態での対物瞳面１３４の光強度分布がリアルタイムに表示され、ミラー散乱遮光フィルタ１２３および空間フィルタ１２２の遮光領域が暗領域（図８では白抜きの線でハッチングした領域）として表示される。瞳検出画像２：８０３と空間フィルタ状態画像８０４を同時に表示することで、パターン回折光を正確に遮光するよう空間フィルタの遮光領域４０４を設定することができる。

以上はミラー散乱遮光フィルタ１２３と空間フィルタ１２２を順番に調整する例を示したが、瞳検出画像のリアルタイム表示において感度を任意に調整しながら、ミラー散乱遮光フィルタ１２３と空間フィルタ１２２の調整を同時に、あるいは交互に行ってもよい。

像面検出画像表示領域８３０に表示される像面検出器１６６が出力する像面画像４１１も、上記のミラー散乱遮光フィルタ設定状態を示す画像表示領域８１０及び空間フィルタ設定状態を示す画像表示領域８２０に表示される瞳検出画像と同時に表示される。これにより、像面のリアルタイム画像である像面画像４１１を確認しながら、上記の対物瞳面１３４上のミラー散乱遮光フィルタ１２３と空間フィルタ１２２の調整を行うことが可能となる。

[変形例１]
図９に、実施例１の第一の変形例として、対物レンズを介して二重極照明を行う光学系の瞳面近傍の模式図を示す。図示していない部分の構成については、基本的に実施例１で説明した構成と同じである。本変形例では、ＴＴＬ照明部１１１において回折光学素子（ＤＯＥ）あるいはレンズ系と遮光素子の組合せを用いて、線状ビームの中央が欠けた分布のビームを形成する。このように二つに分かれたビームを集光して照明する方法をここでは二重極照明と呼ぶ。この二つに分かれたビームを対物レンズ１０２ａに入射し、瞳面の中央部を光が通過するようなＴＴＬ照明ミラー９２１およびミラー散乱遮光フィルタ９２３を用いることで、欠陥散乱光が強い検査対象基板法線方向の領域１２４の散乱光の検出効率を高めることができ、欠陥をより高感度に検出することが可能となる。

また、二重極照明を採用することにより、空間フィルタ９２２も、ミラー散乱遮光フィルタ９２３と同様に中央部が欠けた構成とする。更に、Ｘ方向の照明の集光に関して、対物レンズ中心付近の空間周波数の低い照明光成分が無くなり、対物レンズ外周付近の空間周波数の高い照明光成分の比重が相対的に高くなるため、検査対象基板２上にできる線状照明のＸ方向の集光幅が短くなり、空間分解能が高くなることで、微小欠陥の検出感度を向上できる利点がある。

なお、ＴＴＬ照明部１１１において線状ビームの中央が欠けたような分布のビームを形成することは必須ではなく、通常の線状ビームを中央部が欠けたＴＴＬ照明ミラー９２１に照射することでも、二重極照明を実現することは可能である。この場合、照明ビームの強度の強い部分がＴＴＬ照明ミラー９２１の端に当たり強いノイズ散乱光が発生するため、ミラー散乱遮光フィルタ９２３の設置が必須である。またミラー散乱遮光フィルタ９２３の幅を実施例１で説明したものよりも大きくすることが有効である。

[変形例２]
図１０に、実施例１の第二の変形例として、対物瞳面１３４においてスリット付ミラー１４１を用いた光学系の垂直検出部の構成図を示す。ＴＴＬ照明部１１１にて形成された線状照明ビームはスリット付ミラー１４１のスリット状の開口部分を通過し、対物レンズ１０２ａを介して検査対象基板２に線状に集光される。検査対象基板２にて生じた欠陥散乱光を含む散乱光および反射光は、対物レンズ１０２ａにて集光され、スリット付ミラー１４１において照明光の正反射光成分を除いて反射され、結像レンズ１０５によって集光され、検出器１０６にて検出される。そのほかの部分構成については実施例１で説明した構成と同じであるので、説明を省略する。

図１１Ａ及び図１１Ｂにスリット付ミラー１４１の模式図を示す。
図１１Ａのように中央にスリット状の細い開口１４２が開いており、ここをＴＴＬ照明部１１１から出射された照明光が透過する。開口１４２を透過した照明光は、対物レンズ１０２ａを透過して検査対象基板２に照射される。この照明光が照射された検査対象基板２で生じた散乱光のうち対物レンズ１０２ａを透過した散乱光はスリット付ミラー１４１に入射する。スリット付ミラー１４１のスリット１４２以外の箇所に当たった散乱光は、結像レンズ１０５の側に反射され、検出器１０６の検出面１０６´上に結像される。一方、検査対象基板２で生じた散乱光のうちスリット付ミラー１４１のスリット１４２に入射した検査対象基板２からの正反射光を含む散乱光は、スリット１４２を通過して検出器１０６には達しない。

図１１Ｂは第一の変形例の二重極照明に対応するスリット付ミラー１４３を用いた例である。スリット付ミラー１４３の中央部に到達した欠陥散乱光をスリット付ミラー１４３で反射して検出する構造である。第一の実施例で説明したＴＴＬ照明ミラー１２１は細長い棒状の反射ミラーで照明光を反射するのに対し、本変形例のスリット付ミラー１４３を用いた構成では照明光はスリットを通過するため、ミラーの形状歪みにより照明光の集光精度が低下することなく、試料上の照明光分布を正確に形成することができる利点がある。また、スリット付ミラー１４１及び１４３は、平面ミラーに細長い開口１４２又は１４４を設けた構造であり面精度を保ちやすいため、その反射によって検出像を劣化させることはない。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

１０１・・・光源部 ２０・・・処理部 １０２・・・対物レンズ １０３・・・対物瞳光学部 １０５・・・結像レンズ １０６・・・検出器 １１１・・・ＴＴＬ照明部 １１２・・・斜方照明部 １１５・・・ミラー １１６・・・円柱レンズ １２１・・・ＴＴＬ照明ミラー １２２・・・空間フィルタ１２３・・・ミラー散乱遮光フィルタ １５１・・・ステージ駆動部 １５２・・・Ｘ-Ｙ-Ｚ-θステージ ３０１・・・全体制御部 ３０２・・・表示部 ３０３・・・演算部 ３０４・・・記憶部。

Claims (12)

1. 試料を載置して平面内で移動可能なテーブル部と、
   レーザを発射する光源と、
   該光源から発射された前記レーザの光路を分岐する光路分岐部と、
   該光路分岐部で分岐された一方の光路を進んだ前記レーザを線状に集光して前記テーブル部に載置された前記試料に斜方から照射する斜方照明部と、
   前記光路分岐部で分岐された他方の光路を進んだ前記レーザを線状に集光する集光部と、
   該集光部で線状に集光された前記レーザを反射して該レーザの光路を折り曲げるミラー部と、
   該ミラー部で光路を折り曲げられたレーザを入射させて前記前記テーブル部に載置された前記試料に垂直方向から照射すると共に前記レーザが照射された前記試料からの反射散乱光を集光する対物レンズ部と、
   該対物レンズ部で集光された前記試料からの反射散乱光のうち前記試料上に形成された周期的なパターンから発生する回折光を遮光すると共に前記ミラー部から発生する散乱光を遮光する空間フィルタ部と、
   該空間フィルタで遮光されなかった前記試料からの反射散乱光を入射して該反射散乱光の像を形成する結像レンズ部と、
   該結像レンズ部で結像された前記反射散乱光の像を検出する検出部と、
   該検出部で前記反射散乱光の像を検出して得た検出信号を処理して前記試料上の欠陥を検出する信号処理部と
   を備えたことを特徴とする欠陥検査装置。
2. 請求項１記載の欠陥検査装置であって、前記空間フィルタ部は、前記試料上に形成された周期的なパターンから発生する回折光を遮光する遮光部と、前記ミラー部に入射する前記レーザと前記試料からの正反射光により前記ミラー部で発生する散乱光を遮光する遮光部とを有し、該散乱光を遮光する遮光部は前記瞳面に投影される前記ミラー部の幅よりも大きい幅を有することを特徴とする欠陥検査装置。
3. 請求項１記載の欠陥検査装置であって、前記対物レンズは集光レンズと、該集光レンズにより形成される第一の瞳を再結像して第二の瞳を形成する瞳リレーレンズとを備えていることを特徴とする欠陥検査装置。
4. 請求項３記載の欠陥検査装置であって、前記ミラー部と前記空間フィルタ部とを、前記対物レンズ部の第二の瞳面上又は該第二の瞳面の近傍に配置したことを特徴とする欠陥検査装置。
5. 請求項３記載の欠陥検査装置であって、前記瞳リレーレンズで形成した前記第二の瞳面を観察する瞳検出系と、前記結像レンズで形成される前記反射散乱光の像を観察する像面観察系とを更に備えることを特徴とする欠陥検査装置。
6. 請求項１乃至５の何れかに記載の欠陥検査装置であって、前記斜方照明部による斜方からの照明又は前記ミラーで光路を折り曲げられたレーザによる前記対物レンズを介した垂直方向からの照明により前記試料から発生した反射散乱光のうち前記試料に対して斜方に反射散乱した光を集光して検出する斜方検出光学系を更に備えたことを特徴とする欠陥検査装置。
7. 光源から発射されたレーザを線状に集光し、
   該線状に集光した前記レーザをミラーで反射し、
   該反射したレーザを対物レンズを介してテーブルに載置した試料に垂直方向から照射し、
   該レーザを垂直方向から照射した前記試料からの反射散乱光を前記対物レンズで集光し、
   該対物レンズで集光した前記試料からの反射散乱光のうち前記試料上に形成された周期的なパターンから発生する回折光と前記ミラーから発生する散乱光とを空間フィルタで遮光し、
   該空間フィルタで遮光されなかった前記試料からの反射散乱光を結像レンズに入射させて前記反射散乱光の像を形成し、
   該形成した前記反射散乱光の像を検出器で検出し、
   該検出器で前記反射散乱光の像を検出して得た検出信号を処理して前記試料上の欠陥を検出する
   ことを特徴とする欠陥検査方法。
8. 請求項７記載の欠陥検査方法であって、前記空間フィルタは、前記ミラーから発生する散乱光として、前記ミラーに入射する前記レーザと前記試料からの正反射光により前記ミラーで発生する散乱光を、前記瞳面に投影される前記ミラー部の幅よりも大きい幅を有する遮光部で遮光することを特徴とする欠陥検査方法。
9. 請求項７記載の欠陥検査方法であって、前記試料からの反射散乱光を前記対物レンズの集光レンズで集光して第一の瞳面上に結像し、該第一の瞳面上に結像された前記試料からの反射散乱光の像を瞳リレーレンズで第二の瞳面上に結像することを特徴とする欠陥検査方法。
10. 請求項９記載の欠陥検査方法であって、前記ミラーと前記空間フィルタとを、前記対物レンズ部の第二の瞳面上又は該第二の瞳面の近傍に配置したことを特徴とする欠陥検査方法。
11. 請求項９記載の欠陥検査方法であって、前記瞳リレーレンズで形成した前記第二の瞳面を瞳検出系で観察し、前記結像レンズで形成される前記反射散乱光の像を像面観察系で観察することを更に含むことを特徴とする欠陥検査方法。
12. 請求項７乃至１１の何れかに記載の欠陥検査方法であって、前記光源から発射されたレーザを分岐し、該分岐したレーザを線状に集光して前記テーブルに載置された試料に斜方から照射し、該斜方から照射したレーザにより前記試料から発生した反射散乱光を前記試料の表面に対して傾斜した方向に配置した斜方検出系で検出する工程を更に含むことを特徴とする欠陥検査方法。

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