JP3616783B2

JP3616783B2 - 周期パターン中の欠陥検出方法及び装置

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Publication number: JP3616783B2
Application number: JP6571596A
Authority: JP
Inventors: 隆之岡本; 一郎山口
Original assignee: RIKEN Institute of Physical and Chemical Research
Current assignee: RIKEN Institute of Physical and Chemical Research
Priority date: 1996-03-22
Filing date: 1996-03-22
Publication date: 2005-02-02
Anticipated expiration: 2016-03-22
Also published as: JPH09258276A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示素子やＩＣの製造に用いられるフォトマスクのような周期パターン中の欠陥を光学的に検出する方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ワープロ、パソコン、ビデオカメラ等に広く用いられている液晶表示素子の製造には、一定の周期をもった微細な構造を持つフォトマスクが用いられている。このフォトマスクには、図３（ａ）に例示するように、部分的に欠陥が生じやすく、製品の品質を高めるためには、これを確実に検出する必要がある。
【０００３】
従来、かかるフォトマスクの欠陥を検出するには、フォトマスクの一部をＣＣＤカメラを用いて、画像として取り込み、コンピュータを用いた画像処理により、完全なフォトマスクと取り込んだ画像とを比較して、欠陥部分を検出していた。しかし、かかるコンピュータ処理による欠陥検出方法は、複雑な画像処理を必要とし、欠陥検出に時間がかかる問題点があった。
【０００４】
この問題を解決するために、実時間ｏｌｏｇｒａｐｈｙ"，ＡＰＰＬＩＥＤＯＰＴＩＣＳ／Ｖｏｌ．３３，Ｎｏ．５，Ｐ４４９７／１０Ｆｅｂｒｕａｒｙ１９９４）。
図６は、ヘセリンク等による光学的検出方法の原理図である。この方法は、欠陥を有する被験パターン１の透過光を用いて非線形光学素子５（フォトリフラクティブ結晶）にホログラムを書き込み、これを実時間（リアルタイム）で別の読出光７を用いて読み出し、非線形光学素子５の非線形特性を利用して、欠陥成分による像を強調して取り出し、ＣＣＤカメラ８でこれを画像化するものである。
【０００５】
すなわち、図６において、フォトマスクなどの被験パターン１を書込光束（信号光２）中に挿入し、フーリエ変換レンズ３によるそのフーリエ変換像と参照光４との干渉によるホログラムを非線形光学素子５に書き込む。被験パターン１のフーリエ変換像は、周期パターンによる比較的強い強度Ｉｐをもつスポット群と欠陥部分による低強度Ｉｄで広がった成分との和で表される。従って、書き込まれたホログラムもこれらの成分の和で表される。一方、非線形光学素子５に書き込まれたホログラムのこの素子５による回折効率は書き込んだ２光束の強度比Ｉ_１／Ｉ_２によって決まり、強度比が１のときに最大になる。そこで、参照光４の強度Ｉ_１を、信号光２中の欠陥成分によるフーリエ変換像の強度Ｉｄと等しくなるように調節すると、欠陥成分によるホログラムの回折効率が最大となり、周期パターンによるホログラムの回折効率を低く抑えることができる。この状態で回折光６を再びフーリエ変換レンズ３を用いて、光学的に逆フーリエ変換すると、元の被験パターン１中の欠陥成分だけが大きな強度を持ち、欠陥成分による像を強調して取り出し、ＣＣＤカメラ８でこれを画像化することができる。以上が、ヘセリンク等による光学的検出方法の原理である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したヘセリンク等の方法は、原理的には実時間（リアルタイム）に光学的に欠陥を検出することができる。しかし、この方法では、ホログラムを非線形光学素子５に書き込むために、通常、数１０ｍｓｅｃから数ｓｅｃの時間を必要とする問題点があった。すなわち、比較的大きい液晶表示装置（例えば１０インチ）のフォトマスクを検査するには、ＣＣＤカメラの解像度の制約から液晶を多数の小部分に分けて順次検査する必要があるが、ヘセリンク等の方法ではその各部分の書き込みに一定時間を必要とし、全体のフォトマスクを検査し欠陥を検出するには、相当長い時間（例えば数１０秒から数分）を必要とした。
【０００７】
言い換えれば、この方法では欠陥成分のフーリエ変換像と参照光４とで書かれたホログラムを読み出しているが、処理速度を決めているのは、ホログラムを書き込むときの非線形光学素子５の応答速度であり、現在得られている素子の応答速度は数１０ｍｓｅｃから数ｓｅｃで比較的遅い問題点があった。
【０００８】
本発明は、かかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、コンピュータ処理による複雑な画像処理を用いることなく、周期パターン中の欠陥を光学的に検出することができ、かつ非線形光学素子の応答速度による影響が少なく、実質的に実時間（リアルタイム）に欠陥の検出ができる、周期パターン中の欠陥検出方法及び装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、光誘起異方性を有する非線形光学素子に第１の直線偏光を一様に照射して偏光方向に一致した分極軸を有する分子を選択的に励起し、同時に、第１直線偏光と異なる偏光方向を有する第２の直線偏光を、周期パターンを有する被験パターンに照射し、その通過光または反射光を光学的にフーリエ変換して前記非線形光学素子に照射し、該非線形光学素子により、その透過光のうち周期パターン中の欠陥に起因して生じた欠陥成分を楕円偏光に変換し、非線形光学素子の透過光を光学的に逆フーリエ変換し、該逆フーリエ変換像から第２直線偏光の偏光方向に直交する成分を分離して結像させ、前記第２直線偏光の強度を周期パターン中の欠陥成分のみが最も強く結像されるように設定する、ことを特徴とする周期パターン中の欠陥検出方法が提供される。
【００１０】
本発明のこの方法によれば、第１の直線偏光（書込光）により、光誘起異方性を有する非線形光学素子に書込光の偏光方向に一致した分極軸を有する分子を選択的に励起して、この素子に偏光方向と同じ方向の軸を持つ異方性（特に複屈折性）が設定される。この状態で、周期パターンを有する被験パターンを通過または反射した第２の直線偏光（読出光）を光学的にフーリエ変換して非線形光学素子に照射すると、フーリエ変換像の周期パターンによるスポット群の位置では、読出光の強度が書込先のそれに比べて強いため、読出光により読出光の偏光方向と同じ軸を持つ新たな異方性が誘起される。
【００１１】
その結果、読出光のフーリエ変換像のうち周期パターンによるスポット群は、直線偏光のまま非線形光学素子を透過し、読出光の偏光面に直交する成分（以下、単に直交成分という）が生じない。一方、読出光のうち欠陥成分（透過光のうち周期パターン中の欠陥に起因して生じた欠陥成分）のフーリエ変換像は微弱であるため、書込光により誘起された異方性により楕円偏光になり、その元の偏光と直交する成分が生じる。従って、欠陥成分のフーリエ変換像が主に楕円偏光になるため、その元の偏光と直交する成分を分離して光学的に逆フーリエ変換し結像することにより、主として欠陥成分を例えばＣＣＤカメラで撮像し、画像処理を行うことなく、ＣＲＴ等を介して目視等により容易に周期パターン中の欠陥を検出することができる。以下、検出された直交成分を検出光と呼ぶ。
【００１２】
また、本発明によれば、周期パターンによるスポット群のフーリエ変換像の位置（すなわち読出光により異方性が誘起された非線形光学素子上の位置）は、周期パターンの部分を平行に移動しても変化しないので、比較的大きい周期パターンを多数の小部分に分けて順次検査するような場合でも、スポット群のフーリエ変換像の偏光が変調を受けないように保持したままで、新たな周期パターンの欠陥成分のフーリエ変換像のみを非線形光学素子により楕円偏光に変調させてその直交成分を分離して結像させることができ、異方性の誘起／消去が不要であり、非線形光学素子の応答速度による影響がほとんどなく、実質的に実時間（リアルタイム）に欠陥の検出ができる。
【００１３】
また、本発明によれば、光誘起異方性を有する非線形光学素子に第１の直線偏光を一様に照射して偏光方向に一致した分極軸を有する分子を選択的に励起する書込光学系と、これと同時に、第１直線偏光と異なる偏光面を有する第２の直線偏光を、周期パターンを有する被験パターンに照射し、その通過光または反射光を光学的にフーリエ変換して前記非線形光学素子に照射し、該非線形光学素子により、透過光のうち周期パターン中の欠陥に起因して生じた欠陥成分を楕円偏光に変調し、非線形光学素子の透過光を光学的に逆フーリエ変換し、該逆フーリエ変換像から第２直線偏光の偏光面に直交する成分を分離して結像させる読出光学系とを備え、第２直線偏光の強度を周期パターン中の欠陥成分のみが強く結像される強度に設定する、ことを特徴とする周期パターン中の欠陥検出装置が提供される。
【００１４】
本発明のこの構成により、書込光学系により非線形光学素子に第１直線偏光の方向に合った異方性を書き込み、読出光学系により、スポット群のフーリエ変換像の偏光が変化しないように保持したままで、欠陥成分のフーリエ変換像のみを非線形光学素子により偏光を変調させてその直交成分（検出光）を分離して結像させることができ、実質的に実時間（リアルタイム）に欠陥の検出ができる。
【００１５】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記読出光学系は、被験パターンを通過または反射した読出光を光学的にフーリエ変換して前記非線形光学素子に照射し、かつ非線形光学素子を透過しその反対面で反射したフーリエ変換像を光学的に逆フーリエ変換するフーリエ変換レンズと、該逆フーリエ変換像から第２直線偏光の偏光面に直交する成分を分離する偏光ビームスプリッターとを有する。この構成により、同一のフーリエ変換レンズで読出光のフーリエ変換とその反射光の逆フーリエ変換ができ、装置の光学系をシンプルにすることができる。
【００１６】
また、前記非線形光学素子は、被験パターンと平行に配置されており、前記書込光学系は、読出光学系の同じ側または反対側から非線形光学素子に斜めに第１直線偏光を照射するようになっている、ことが好ましい。この構成により、被験パターンの広い領域を非線形光学素子に結像させることができ、像の周辺部でのボケを防止することができ、かつ第１直線偏光の光軸と反射光の光軸が相違するため、第１直線偏光のＣＣＤ等検出器に与える影響を大幅に低減することができる。
【００１７】
更に、前記第１直線偏光と第２直線偏光の偏光方向は、４５°ずれていることが好ましい。この構成により、第２直線偏は最も効率よく第１直線偏光により偏光変調される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の基本原理と本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。
先ず、レンズのフーリエ変換作用について説明する。レンズのようにその位相シフト量が中心からの距離の２乗に比例している素子は、一般にフーリエ変換作用をもつことが知られている。すなわち、図４において、ｅなる複素振幅をもった照明光が左側から入射してきて、ｚ_１面にあるｔ（ｘ_１，ｙ_１）なる複素振幅透過率をもった情報マスク板を透過する。このとき、ｚ_１面直後の光波分布Ｕ_１がレンズの直前まで伝播した光波分布Ｕ_２となり、そこでレンズの影響を受けて新しい分布Ｕ_２′になる。これが再び伝播してｚ_３面上で分布Ｕ_３になる。
【００１９】
照明光が単色平面波の場合、ｄ_１＝ｆ及びｄ_２＝ｆのとき、Ｕ_１の位相誤差のない完全なフーリエ変換がｚ_３面上で得られる。また、単に光強度分布パターンにだけ関心がある場合、特にそれを肉眼で観察する場合などは、観察できるのはＵ_３ではなく、｜Ｕ_３｜^２であるので、ｄ_１≠ｆの場合でも、またフラウンホーファ回折パターンの場合でも、フーリエ変換パターンと同じパターンが観察できる。
【００２０】
次に、周期構造をもつ開口からの光学的フーリエ変換について説明する。図５（Ａ）に示すようなスリット状の１次元開口において、幅ａのスリットがｙ_１軸に平行に距離ｄだけ離れてＮ個ある場合、ｘ_２面上の強度分布は、図５（Ｂ）に示すようになる。このｘ_２面上の強度分布は、２次元の周期パターンを有する開口の場合でも同様である。また、この開口を、ｘ_１面内で回転させずに横移動しても、図５（Ｂ）に示すｘ_２面上の強度分布は変化しない。すなわち、周期パターンを有する被験パターンを開口の位置を完全に一致させることなく、ｘ_１面内で横移動させても、ｘ_２面上の同一位置に同一の強度分布が得られる。
【００２１】
次に、本発明に用いる非線形光学素子について説明する。光誘起異方性を有する非線形光学素子とは、この発明では、光の強度によって二色性および複屈折特性が変化する光学素子を意味する。かかる非線形光学素子としては、例えばバクテリオロドプシン膜やアゾ色素膜（メチルオレンジなどのアゾ色素とポリビニルアルコールなどの膜媒体からなる）が知られている。以下、バクテリオロドプシン膜を用いた場合について説明する。
【００２２】
バクテリオロドプシン（以下、ＢＲと略す）の非線形性は、Ｂ状態と呼ばれる基底状態（５７０ｎｍに吸収極大をもつ）から、光吸収により４１０ｎｍに吸収極大をもつＭ状態と呼ばれる準安定状態へ遷移することによって起こるものである。従って、ＢＲはＭ状態の密度分布という形で光情報を記録することができる。ＢＲでは比較的長い寿命をもつ準安定状態が容易に得られ、低出力のレーザーで情報の書き込みができる特徴がある。
【００２３】
次に本発明の原理を説明する。欠陥を有する周期パターンのフーリエ変換像は、２つの要素からなる。その１つは、周期パターンにより形成された強いスポット群であり、もう１つは、欠陥から生じるハロ（ｈａｌｏ：低い強度で広がった光）である。一般的に、ハロの強度は、スポット群の強度よりも微弱である。しかし仮に、透過率が強度に反比例する二次元非線形フィルターをフーリエ変換面に挿入すれば、透過像におけるスポット群の強度を低減し、欠陥要素を増幅することができる。
【００２４】
この二次元非線形フィルターを実現するために、本発明の発明者等は、ＢＲ膜の光誘起異方性を利用した。ＢＲ膜に直線偏光（書込光）を照射すると、ＢＲ分子はＢ状態（基底状態）から準安定のＭ状態に励起される。この際、直線偏光の偏光方向に一致した分極軸を有するＢＲ分子が最も効率良く励起されるためＢＲ膜に異方性（複屈折性）が生じる。この状態で、書込光から例えば４５°回転した偏光面を有する直線偏光（読出光）をＢＲ膜に照射する。読出光の強度が書込光の強度よりも十分弱い場合には、透過した偏光は一般に楕円偏光に変わる。従って、読出光に直交する成分のみを通す光学素子を透過光の一部が通過する。一方、読出光の強度が書込光の強度よりも十分高い場合には、ＢＲ膜は読出光によって支配され、読出光の偏光と同じ方向をもつ異方性に変化する。従って、ＢＲ膜の透過光の偏光状態は変化せずに読出光の方向に一致し、読出光に直交する成分のみを通す光学素子を透過しなくなる。本発明はかかるＢＲ膜の光誘起異方性を利用するものである。
【００２５】
図１は、本発明による欠陥検出装置の構成図である。この図において、本発明の欠陥検出装置は、書込光学系１０と読出光学系２０とからなる。書込光学系１０は、読出光学系２０の反対側から非線形光学素子１１に斜めに第１の直線偏光１２（以下、書込光という）を照射するようになっている。非線形光学素子１１は、上述した光誘起異方性を有する非線形光学素子であり、例えばバクテリオロドプシン膜、アゾ色素膜である。また、第１直線偏光１２（書込光）は、例えば５１５ｎｍのＡｒ^＋レーザがよい。この構成により、光誘起異方性を有する非線形光学素子１１に書込光１２を照射して偏光方向に一致した分極軸を有する分子を選択的に励起することができ、この励起により非線形光学素子１１に書込光１２の偏光方向に合った異方性を書き込むことができる。
【００２６】
読出光学系２０は、フーリエ変換レンズ２２と偏光ビームスプリッター２４を有する。また、偏光ビームスプリッター２４により分離された像を撮像するＣＣＤカメラ２６と、第２直線偏光１４（以下、読出光という）以外の光をカットする干渉フィルタ２６ａを備えている。フーリエ変換レンズ２２は、周期パターンを有する被験パターン１を通過した読出光１４を光学的にフーリエ変換して非線形光学素子１１に照射し、かつ非線形光学素子１１を透過しその反対面で反射したフーリエ変換像を光学的に逆フーリエ変換するようになっている。また、偏光ビームスプリッター２４は、逆フーリエ変換像１７から読出光１４の偏光面に直交する成分１８（検出光）を読出光１４に直交する方向に反射して分離するように配置されている。
【００２７】
読出光１４は、例えばＨｅＮｅレーザ（６３３ｎｍ）であり、書込光１２と異なる偏光面を有している。またこの読出光１４の強度はフーリエ変換像中の欠陥成分のみが最も偏光変調を受ける強度に設定されている。
書込偏光１２と読出光１４の偏光面は、互いに４５°ずれていることが好ましいが、本発明はこれに限定されず、任意の角度であってもよい。なお、この検出光１８に、書込光１２が影響しないように、読出光１２と書込光１４の波長は相違することが好ましい。また、干渉フィルタ２６ａは、読出光１４（この例では６３３ｎｍ）以外の波長の光をカットするのがよい。
【００２８】
上述した構成により、書込光１２による異方性の書き込みと同時に、書込光１２と例えば４５°異なる偏光面を有する読出光１４を、周期パターンを有する被験パターン１に照射し、その通過光１５を光学的にフーリエ変換して非線形光学素子１１に照射し、非線形光学素子１１によりその透過光（この例では反対面での反射光１６）の一部を楕円偏光に変換させ、この透過光（反射光）から読出光１４の偏光面に直交する成分１８（検出光）を分離して光学的に逆フーリエ変換し、この逆フーリエ変換像１７をＣＣＤカメラ２６で直接撮像することができる。
【００２９】
本発明の方法は、欠陥パターンの情報を読出光１４に載せる点で、従来の方法（ヘセリンク等の方法）と大きく相違する。以下、詳しく説明する。
図１の欠陥検出装置において、非線形光学素子１１としてＢＲ膜や有機色素膜などの非線形光学媒質を用いる。この素子１１に第１直線偏光１２（書込光）でその偏光方向に一致した軸を持つ異方性を書き込むが、情報は書き込まれない。この異方性により別の光束（読出光１４）が実時間（リアルタイム）で偏光変調を受ける。第２直線偏光１４（読出光）が十分弱いときは、直交成分１８の強度は読出光１４の強度に比例して強くなっていく。更に読出光１４を強くしていくと、読出光１４がその偏光方向に一致した異方性を非線形光学素子に強く書き込み、結果として元の（書込光による）異方性を実質的に消去する。読出光１４の強度が十分強くなれば、書込光による異方性はすべて消去され、読出光による異方性に支配され、直交成分１８の強度は０となる。すなわち、読出光１４がその中間のある強度のときに直交成分１８の強度は最大となる。そこで、被験パターン１とフーリエ変換レンズ２４を読出光１４の光束中に挿入し、その通過光１５をフーリエ変換して非線形光学素子１１に照射し、非線形光学素子１１によりその透過光（透過後の反射光）の一部を楕円偏光に変換させ、その光１６を逆フーリエ変換し、逆フーリエ変換像１７から読出光１４の偏光面に直交する成分１８（検出光）を分離して結像させる。
【００３０】
このとき、周期パターン中の欠陥成分が最も強く結像されるように読出光１４の強度を決定する。周期成分によるスポット群の強度は欠陥成分のフーリエ変換像より十分強いため、スポット群の位置ではスポット群自身によって新たな異方性が誘起され、スポット群はほとんど偏光状態が変調されなくなる。従って偏光変調された反射光１６を再びフーリエ変換レンズ２２を用いて光学的に逆フーリエ変換し、偏光ビームスプリッター２４により、逆フーリエ変換像１７から書込光１４の偏光面に直交する成分１８を書込光１４に直交する方向に反射して分離すれば、被験パターン１に含まれた欠陥部分だけが結像され、これをＣＣＤカメラ２６等で撮像することができる。
【００３１】
すなわち、図１の装置を使用し、光誘起異方性を有する非線形光学素子１１に第１直線偏光１２を照射して偏光方向に一致した分極軸を有する分子を選択的に励起し、同時に、第１直線偏光１１と４５°異なる偏光方向を有する第２直線偏光１４を、周期パターンを有する被験パターン１に照射し、その通過光を光学的にフーリエ変換して非線形光学素子１１に照射し、非線形光学素子１１によりその透過光の一部を楕円偏光に変調させ、非線形光学素子１１の透過光を光学的に逆フーリエ変換し、逆フーリエ変換像１７から第２直線偏光１４の偏光面に直交する成分１８を分離して結像させ、第２直線偏光１４の強度を周期パターン中の欠陥成分が強く結像する強度に設定する、ことにより、コンピュータ処理による複雑な画像処理を用いることなく、容易に周期パターン中の欠陥を検出することができる。
【００３２】
また、この方法によれば、非線形光学素子１１に書き込まれる空間的に一様な異方性を書き換える周期パターンによるスポット群のフーリエ変換像は、被験パターンを平行移動しても変化しないので、比較的大きいフォトマスクを多数の小部分に分けて順次検査するような場合でも、スポット群のフーリエ変換像を回転しないように保持したままで、新たなフォトマスク部分の欠陥成分のフーリエ変換像のみを非線形光学素子１１により偏光変調させて結像させることができる。従って、異方性の再度の書き換えが不要であり、非線形光学素子１１の応答速度による影響がほとんどなく、実質的に実時間（リアルタイム）に欠陥の検出ができる。
【００３３】
従来のヘセリンク等の方法では、非線形光学素子に欠陥成分のフーリエ変換像のみが記録され、それが読出光で読み出される。読み出しは実時間で行われるが、系の応答時間は記録に要する時間に支配される。非線形光学素子の応答速度は、例えば数１０ｍｓｅｃから数ｓｅｃであり、非常に遅い。これに対して本発明の方法では信号の載っていない空間的に一様な書込光１２で書き込まれた異方性により、欠陥成分のフーリエ変換像のみが偏光変調される。同時に、周期パターンのフーリエ変換像の部分で別の異方性が書き込まれて元の異方性が消去され、その部分からの直交する成分１８は減衰する。周期パターンのフーリエ変換像を書き換えするのにかかる時間はヘセリンク等の方法と同程度であるが、一度書き換えが完了すれば、残りの処理は実時間で実行される。その結果、毎回周期パターンの異なるフォトマスクを検査する場合は、ヘセリンク等の方法と同じ時間を要するが、同じ周期パターンを持つマスクを検査する場合は、２枚目以降は実時間（リアルタイム）で検査できる。また、フーリエ変換が物体の平行移動に対して不変である性質を持つことから、マスクを走査しながら実時間で検査することも可能である。
【００３４】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明する。
図２は、図１で示した装置を用いた試験結果であり、読出光（第２直線偏光１４）の強度と、検出光（直交成分１８）の強度との関係を示している。使用した書込光（Ａｒ^＋レーザ）の出力は６４ｍＷ／ｃｍ^２、読出光（ＨｅＮｅレーザ）の出力は７３ｍＷ／ｃｍ^２であり、光誘起異方性を有する非線形光学素子１１として３０μｍ厚のバクテリオロドプシン膜を使用した。
【００３５】
図２から、読出光１４の強度が約２０ｍＷ／ｃｍ^２の場合に検出光（直交成分１８）の強度が最大になっていることがわかる。従って、この図から、周期パターン中の欠陥成分のフーリエ変換像の強度が約２０ｍＷ／ｃｍ^２になるように第２直線偏光１４（読出光）の強度を設定することにより、被験パターン１に含まれた欠陥部分だけを最も強く結像し、これをＣＣＤカメラ２６等で撮像することができることがわかる。
【００３６】
図３は、図１で示した装置による入力パターンと欠陥のディスプレー上に表示した中間調画像である。周期パターンを有する被験パターンとしては欠陥部分のあるフォトマスクを用いた。図３（ａ）において矢印部が欠陥部分であり、この部分が図３（ｂ）で白く表示されている。従って、この図から、本発明の方法及び装置により、コンピュータ処理による複雑な画像処理を用いることなく、周期パターン中の欠陥を光学的に検出することができることがわかる。
【００３７】
上述したように、本発明の特徴は、読出光１４に情報を載せるところにある。従来の非線形素子を用いた欠陥検出法では、欠陥成分のホログラムを生成するのに対して、本発明では、欠陥成分は単に書込光１２で書き込まれた異方性により偏光変調されるだけである。従って、最初のフォトマスクに対しては、その周期成分によるスポット群の位置でスポット群自身によって書込光１２による異方性を書き換えるまで、多少の時間を要するが、同じ周期パターンをもつ２枚目以降のマスクでは、周期成分の位置ではすでに書込光による異方性が書き換えられており、欠陥成分のみが実時間で偏光変調される。その結果、同一の周期パターンをもつマスクの欠陥検査では、全く時間遅れなしで検査することができる。
【００３８】
なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。
【００３９】
【発明の効果】
上述したように、本発明による周期パターン中の欠陥検出方法及び装置は、コンピュータ処理による複雑な画像処理を用いることなく、周期パターン中の欠陥を光学的に検出することができ、かつ非線形光学素子の応答速度による影響が少なく、実質的に実時間（リアルタイム）に欠陥の検出ができ、更に、装置の光学系をシンプルにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による欠陥検出装置の構成図である。
【図２】読出光の強度と検出光の強度との関係図である。
【図３】入力パターンと欠陥のディスプレー上に表示した中間調画像である。
【図４】レンズのフーリエ変換作用の説明図である。
【図５】周期構造をもつ開口からの回折強度の説明図である。
【図６】従来の欠陥検出方法の原理図である。
【符号の説明】
１被験パターン
２信号光
３フーリエ変換レンズ
４参照光
５非線形光学素子（フォトリフラクティブ結晶）
６回折光
７読出光
８ＣＣＤカメラ
１０書込光学系
１１非線形光学素子（ＢＲ膜）
１２第１直線偏光（書込光）
１４第２直線偏光（読出光）
１５読出光の透過光
１６反対面での反射光
１７逆フーリエ変換像
１８直交成分（検出光）
２０読出光学系
２２フーリエ変換レンズ
２４偏光ビームスプリッター
２６ＣＣＤカメラ
２６ａ干渉フィルタ

Claims

光誘起異方性を有する非線形光学素子に第１の直線偏光を一様に照射して偏光方向に一致した分極軸を有する分子を選択的に励起し、同時に、第１直線偏光と異なる偏光方向を有する第２の直線偏光を、周期パターンを有する被験パターンに照射し、その通過光または反射光を光学的にフーリエ変換して前記非線形光学素子に照射し、該非線形光学素子により、その透過光のうち周期パターン中の欠陥に起因して生じた欠陥成分を楕円偏光に変換させ、非線形光学素子の透過光を光学的に逆フーリエ変換し、該逆フーリエ変換像から第２直線偏光の偏光方向に直交する成分を分離して結像させ、前記第２直線偏光の強度を周期パターン中の欠陥成分のみが最も強く結像されるように設定する、ことを特徴とする周期パターン中の欠陥検出方法。
光誘起異方性を有する非線形光学素子に第１の直線偏光を一様に照射して偏光方向に一致した分極軸を有する分子を選択的に励起する書込光学系と、これと同時に、第１直線偏光と異なる偏光面を有する第２の直線偏光を、周期パターンを有する被験パターンに照射し、その通過光または反射光を光学的にフーリエ変換して前記非線形光学素子に照射し、該非線形光学素子により、その透過光のうち周期パターン中の欠陥に起因して生じた欠陥成分を楕円偏光に変換させ、非線形光学素子の透過光を光学的に逆フーリエ変換し、該逆フーリエ変換像から第２直線偏光の偏光方向に直交する成分を分離して結像させる読出光学系とを備え、第２直線偏光の強度を周期パターン中の欠陥成分のみが最も強く結像されるように設定する、ことを特徴とする周期パターン中の欠陥検出装置。
前記読出光学系は、被験パターンを通過または反射した読出光を光学的にフーリエ変換して前記非線形光学素子に照射し、かつ非線形光学素子を透過しその裏面で反射したフーリエ変換像を光学的に逆フーリエ変換するフーリエ変換レンズと、該逆フーリエ変換像から第２直線偏光の偏光面に直交する成分を分離する偏光ビームスプリッターとを有する、ことを特徴とする請求項２に記載の周期パターン中の欠陥検出装置。
前記非線形光学素子は、被験パターンと平行に配置されており、前記書込光学系は、読出光学系の同じ側または反対側から非線形光学素子に斜めに第１直線偏光を照射するようになっている、ことを特徴とする請求項２に記載の周期パターン中の欠陥検出装置。
前記第１直線偏光と第２直線偏光の偏光面は、互いに約４５°ずれている、ことを特徴とする請求項２乃至４に記載の周期パターン中の欠陥検出装置。