JP5983223B2 - 光学素子の検査方法、及び光学素子の検査装置 - Google Patents
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Description
本発明は、光学素子の検査方法、及び光学素子の検査装置に関し、特に偏光方向が異なる偏光領域が所定の面積比にて２次元配置された光学素子の光学特性の良否を高速、且つ高精度に判定可能な光学素子の検査方法、及び光学素子の検査装置に関する。
半導体微細加工技術の進展に伴い、一辺が数μｍ程度の単位領域に夫々光学特性の異なる偏光フィルタを作製できるようになり、その利用が進んでいる。
例えば、液晶パネル等では、色素を混合したカラーレジストを基板に塗布した後に露光や現像を行うフォトリソグラフィを利用して、一辺が数μｍ程度の単位領域にＲＧＢのフィルタを夫々作製したカラーフィルタアレイが実用化されている。
また、入射する波長以下の長さの微小構造からなるサブ波長偏光素子やワイヤグリッド偏光子、或いはフォトニック結晶素子を、一辺が数μｍ程度の単位領域に作製した偏光フィルタ（以下「混在型フィルタ」という）が実用化されている。混在型フィルタにおいては、偏光特性の異なる領域（フィルタ）が所定の面積比にて配置されている。
ところで、偏光フィルタの光学特性の検査は、一般に検査対象となる光学素子に検査光を照射し、検査光の反射強度や透過強度を測定することにより行われる（例えば特許文献１参照）。
例えば、液晶パネル等では、色素を混合したカラーレジストを基板に塗布した後に露光や現像を行うフォトリソグラフィを利用して、一辺が数μｍ程度の単位領域にＲＧＢのフィルタを夫々作製したカラーフィルタアレイが実用化されている。
また、入射する波長以下の長さの微小構造からなるサブ波長偏光素子やワイヤグリッド偏光子、或いはフォトニック結晶素子を、一辺が数μｍ程度の単位領域に作製した偏光フィルタ（以下「混在型フィルタ」という）が実用化されている。混在型フィルタにおいては、偏光特性の異なる領域（フィルタ）が所定の面積比にて配置されている。
ところで、偏光フィルタの光学特性の検査は、一般に検査対象となる光学素子に検査光を照射し、検査光の反射強度や透過強度を測定することにより行われる（例えば特許文献１参照）。
しかし、特許文献１に記載されたような従来の光学素子の検査方法では、混在型フィルタの特性を検査することは困難であった。即ち、混在型フィルタの単位領域は一辺が数μｍ程度のサイズのため、一般的な光学特性評価装置から検査光を照射した場合、検査光が照射される領域の大きさよりも単位領域の大きさが非常に小さいために、混在型フィルタの単位領域毎に透過率、反射率等の特性を測定することができないという問題がある。
従来は代替手段として、一般的な光学特性評価装置で測定可能なサイズ、言い換えれば、検査光の照射される領域の大きさよりも十分に大きいサイズのモニターパターン（またはモニターサンプル）を利用していた。即ち、混在型フィルタの各単位領域に形成されているフィルタと同様の条件で光学フィルタを作製し、そのモニターパターンの光学特性を評価し、評価結果を混在型フィルタに当てはめることで、混在型フィルタの光学特性を評価していた。
従来は代替手段として、一般的な光学特性評価装置で測定可能なサイズ、言い換えれば、検査光の照射される領域の大きさよりも十分に大きいサイズのモニターパターン（またはモニターサンプル）を利用していた。即ち、混在型フィルタの各単位領域に形成されているフィルタと同様の条件で光学フィルタを作製し、そのモニターパターンの光学特性を評価し、評価結果を混在型フィルタに当てはめることで、混在型フィルタの光学特性を評価していた。
しかし、フォトニック結晶やワイヤグリッド偏光子等の微細構造を利用した混在型フィルタでは、混在型フィルタとモニターパターンにおける微細構造の配列の違いにより、加工後の寸法が異なる場合があり、結果的に混在型フィルタ上の光学特性と、モニターパターンの光学特性が一致しない場合がある。
また、混在型フィルタを製品として出荷する場合は、光学特性のムラや欠陥の検査を行う必要があるが、これらはモニターパターンによる代用が不可能であり、実際の混在型フィルタを直接検査する必要がある。しかし、前述のように、一般的な光学評価装置や検査装置は評価領域の分解能が低い、つまり混在型フィルタの各単位領域よりも検査光が照射される領域が非常に大きいため、混在型フィルタ全体の光学特性を評価することしかできないという問題があった。
また、混在型フィルタを製品として出荷する場合は、光学特性のムラや欠陥の検査を行う必要があるが、これらはモニターパターンによる代用が不可能であり、実際の混在型フィルタを直接検査する必要がある。しかし、前述のように、一般的な光学評価装置や検査装置は評価領域の分解能が低い、つまり混在型フィルタの各単位領域よりも検査光が照射される領域が非常に大きいため、混在型フィルタ全体の光学特性を評価することしかできないという問題があった。
そこで、モニターパターンを代用せずに、混在型フィルタの光学特性のムラや欠陥を高速に検査し、光学素子の良否判定を高精度に評価することができる光学素子の検査方法、及び検査装置が切望されていた。
本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、偏光方向が異なる偏光フィルタが所定の面積比にて２次元配置された光学素子の光学特性のムラや欠陥を高速に検査し、光学素子の良否判定を高精度に評価することが可能な光学素子の検査方法、及び光学素子の検査装置を提供することを目的とする。
本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、偏光方向が異なる偏光フィルタが所定の面積比にて２次元配置された光学素子の光学特性のムラや欠陥を高速に検査し、光学素子の良否判定を高精度に評価することが可能な光学素子の検査方法、及び光学素子の検査装置を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、入射した光の第一の偏光成分を透過させる第一偏光領域と、前記入射した光の第二の偏光成分を透過させる第二偏光領域と、が所定の面積比にて２次元配置された光学素子の検査方法であって、前記第一偏光領域と前記第二偏光領域よりも十分に大きい照射領域を有する検査光を前記光学素子に照射して、前記光学素子を透過した前記検査光の第一の偏光成分の強度を検出する第一の検出工程と、前記検査光を前記光学素子に照射して、前記光学素子を透過した前記検査光の第二の偏光成分の強度を検出する第二の検出工程と、前記第一の検出工程において検出された前記検査光の前記第一の偏光成分の強度から、前記第一の偏光成分の透過率を算出する第一の透過率算出工程と、前記第二の検出工程において検出された前記検査光の前記第二の偏光成分の強度から、前記第二の偏光成分の透過率を算出する第二の透過率算出工程と、前記第一の透過率算出工程において算出された前記第一の偏光成分の透過率と、前記第二の透過率算出工程において算出された前記第二の偏光成分の透過率と、から透過率比を算出する透過率比算出工程と、前記透過率比算出工程において算出された前記透過率比から前記面積比に応じた所定の基準値を減じた値の絶対値が所定の範囲内にある場合に、前記光学素子が良品であると判定する良否判定工程と、を有することを特徴とする。
本発明において、第一の検出工程において検出される第一の偏光成分は、第一偏光領域を透過した第一の偏光成分にほぼ等しい。従って、光学素子を透過した第一の偏光成分の透過率は、第一偏光領域を透過した第一の偏光成分の透過率にほぼ等しい。
また、第二の検出工程において検出される第二の偏光成分は、第二偏光領域を透過した第二の偏光成分にほぼ等しい。従って、光学素子を透過した第二の偏光成分の透過率は、第二偏光領域を透過した第二の偏光成分の透過率にほぼ等しい。
本発明によれば、検出工程において得られた第一の偏光成分の透過率と第二の偏光成分の透過率との比率である透過率比を、第一偏光領域と第二偏光領域の面積比に応じた基準値と比較することによって光学素子を評価するので、検査光の照射領域ごとに光学特性のムラや欠陥を検査することができ、光学素子の良否判定を高精度に行うことができる。
また、第二の検出工程において検出される第二の偏光成分は、第二偏光領域を透過した第二の偏光成分にほぼ等しい。従って、光学素子を透過した第二の偏光成分の透過率は、第二偏光領域を透過した第二の偏光成分の透過率にほぼ等しい。
本発明によれば、検出工程において得られた第一の偏光成分の透過率と第二の偏光成分の透過率との比率である透過率比を、第一偏光領域と第二偏光領域の面積比に応じた基準値と比較することによって光学素子を評価するので、検査光の照射領域ごとに光学特性のムラや欠陥を検査することができ、光学素子の良否判定を高精度に行うことができる。
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置等は特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
本発明は、偏光特性が異なる偏光フィルタが所定の面積比にて２次元に配置された光学素子（混在型フィルタ）の良否を判定し、さらには混在型フィルタの欠陥を検査する光学素子検査方法及び光学素子検査装置に関して、以下の特徴を有する。
要するに本発明は、予め「良品」と判定された基準部分における検査光の透過率（基準値）を把握しておき、基準部分の透過率と検査対象部分を透過した検査光の透過率（測定値）とを比較することによって、検査対象部分が「良品」か否かを判定する点に特徴がある。特に基準値には、混在型フィルタを構成する２種類の偏光フィルタの面積比に応じた値を用いるため、従来、その光学特性を直接測定することができなかった混在型フィルタについて、光学特性のムラや欠陥を高速に検査し、光学素子の良否判定を高精度に評価することが可能である。
要するに本発明は、予め「良品」と判定された基準部分における検査光の透過率（基準値）を把握しておき、基準部分の透過率と検査対象部分を透過した検査光の透過率（測定値）とを比較することによって、検査対象部分が「良品」か否かを判定する点に特徴がある。特に基準値には、混在型フィルタを構成する２種類の偏光フィルタの面積比に応じた値を用いるため、従来、その光学特性を直接測定することができなかった混在型フィルタについて、光学特性のムラや欠陥を高速に検査し、光学素子の良否判定を高精度に評価することが可能である。
上記記載の本発明の特徴について、以下の図面を用いて詳細に解説する。
〔良品判定原理〕
まず、本発明の原理について図１に基づいて説明する。図１（ａ）〜（ｃ）は、ワイヤグリッド偏光子が配置された光学素子の模式図である。
ワイヤグリッド偏光子は、微細な金属ライン（金属ワイヤ）を一方向に周期的に並列配置した光学素子である。金属ラインの伸びる方向（ライン方向）と平行な方向に振動する電場成分を有する光を反射させ、金属ラインの伸びる方向と垂直な方向に振動する電場成分を透過させる光学特性を有する。以下、ワイヤグリッド偏光子のＴＥ偏光（Ｓ偏光）とは、ワイヤグリッドを形成している金属ラインと平行に振動する電場成分を有する偏光のことであり、ＴＭ偏光（Ｐ偏光）とは、ワイヤグリッドを形成している金属ラインと垂直に振動する電場成分を有する偏光である、と定義する。
〔良品判定原理〕
まず、本発明の原理について図１に基づいて説明する。図１（ａ）〜（ｃ）は、ワイヤグリッド偏光子が配置された光学素子の模式図である。
ワイヤグリッド偏光子は、微細な金属ライン（金属ワイヤ）を一方向に周期的に並列配置した光学素子である。金属ラインの伸びる方向（ライン方向）と平行な方向に振動する電場成分を有する光を反射させ、金属ラインの伸びる方向と垂直な方向に振動する電場成分を透過させる光学特性を有する。以下、ワイヤグリッド偏光子のＴＥ偏光（Ｓ偏光）とは、ワイヤグリッドを形成している金属ラインと平行に振動する電場成分を有する偏光のことであり、ＴＭ偏光（Ｐ偏光）とは、ワイヤグリッドを形成している金属ラインと垂直に振動する電場成分を有する偏光である、と定義する。
まず、図１（ａ）、（ｂ）のように、単一の偏光領域からなるワイヤグリッド偏光子を考える。
図１（ａ）に示すように、ワイヤグリッド偏光子の全領域に対して微細な金属ラインがＸ方向に並列配置された金属ライン構造が形成されているワイヤグリッド（Ｘ方向ワイヤグリッド）において、そのＴＭ偏光（Ｐ偏光）透過率をＴｐ１、ＴＥ偏光（Ｓ偏光）透過率をＴｓ１と定義する。同様に、図１（ｂ）に示すように、ワイヤグリッド偏光子の全領域に対して微細な金属ラインがＹ方向に並列配置された金属ライン構造が形成されているワイヤグリッド（Ｙ方向ワイヤグリッド）においても、そのＴＭ偏光（Ｐ偏光）透過率をＴｐ２、ＴＥ偏光（Ｓ偏光）透過率をＴｓ２と定義する。
ワイヤグリッド偏光子の偏光選択性能は、その消光比 （ＴＭ透過率）／（ＴＥ透過率）、Ｔｐ１／Ｔｓ１、又はＴｐ２／Ｔｓ２によって表され、これらの値が高いほど偏光選択性能が良好、即ちワイヤグリッドの欠陥が少ないことを示す。一般的には、これらの値が１００以上を示す場合は、良好な偏光選択性能を有していると判断される。
図１（ａ）に示すように、ワイヤグリッド偏光子の全領域に対して微細な金属ラインがＸ方向に並列配置された金属ライン構造が形成されているワイヤグリッド（Ｘ方向ワイヤグリッド）において、そのＴＭ偏光（Ｐ偏光）透過率をＴｐ１、ＴＥ偏光（Ｓ偏光）透過率をＴｓ１と定義する。同様に、図１（ｂ）に示すように、ワイヤグリッド偏光子の全領域に対して微細な金属ラインがＹ方向に並列配置された金属ライン構造が形成されているワイヤグリッド（Ｙ方向ワイヤグリッド）においても、そのＴＭ偏光（Ｐ偏光）透過率をＴｐ２、ＴＥ偏光（Ｓ偏光）透過率をＴｓ２と定義する。
ワイヤグリッド偏光子の偏光選択性能は、その消光比 （ＴＭ透過率）／（ＴＥ透過率）、Ｔｐ１／Ｔｓ１、又はＴｐ２／Ｔｓ２によって表され、これらの値が高いほど偏光選択性能が良好、即ちワイヤグリッドの欠陥が少ないことを示す。一般的には、これらの値が１００以上を示す場合は、良好な偏光選択性能を有していると判断される。
次に、図１（ｃ）に示すような、異なる偏光特性を有する複数の領域が混在した光学素子について考える。図示する混在型フィルタ１０は、ミクロンオーダの領域に区分された微細な複数の単位領域１１（１１ｘ、１１ｙ）を有しており、各単位領域１１には、Ｘ方向ワイヤグリッド１１ｘ、又はＹ方向ワイヤグリッド１１ｙが形成されている。即ち、混在型フィルタ１０には、入射した光のうち、Ｘ方向に振動する電場成分を有する光（０°偏光：第一の偏光成分）を透過させるＸ方向ワイヤグリッド１１ｘ（第一偏光領域）と、Ｙ方向に振動する電場成分を有する光（９０°偏光：第二の偏向成分）を透過させるＹ方向ワイヤグリッド１１ｙ（第二偏光領域）と、が所定の面積比にて２次元配置されている。この混在型フィルタ１０には、金属ラインの方向が互いに直交する２種類のワイヤグリッドが混在している。
ここで、混在型フィルタ１０の全面積に対するＸ方向ワイヤグリッド１１ｘ形成領域の面積比率をＡとし、混在型フィルタ１０の全面積に対するＹ方向ワイヤグリッド１１ｙ形成領域の面積比率をＢ（＝１−Ａ）とする。ＡとＢは、混在型フィルタ１０を作製する上での設計値であり、既知の値である。
また、混在型フィルタ１０の良否判定を行うに際して、以下の２つの測定を行う。
［１］混在型フィルタを透過する０°偏光の透過率Ｔ０を測定する。
［２］混在型フィルタを透過する９０°偏光の透過率Ｔ９０を測定する。
なお、透過率を測定する偏光の方向は、混在型フィルタ１０を構成するワイヤグリッドの透過軸の方向と揃える。即ち、０°偏光は、Ｘ方向ワイヤグリッド１１ｘの透過軸と平行な電場成分を有する光であり、９０°偏光は、Ｙ方向ワイヤグリッド１１ｙの透過軸と平行な電場成分を有する光である。
測定された透過率Ｔ０とＴ９０、及び面積比率ＡとＢから、混在型フィルタ１０の良否判定を行う。以下、良否判定ができるメカニズムと良否判定手順を以下に示す。
また、混在型フィルタ１０の良否判定を行うに際して、以下の２つの測定を行う。
［１］混在型フィルタを透過する０°偏光の透過率Ｔ０を測定する。
［２］混在型フィルタを透過する９０°偏光の透過率Ｔ９０を測定する。
なお、透過率を測定する偏光の方向は、混在型フィルタ１０を構成するワイヤグリッドの透過軸の方向と揃える。即ち、０°偏光は、Ｘ方向ワイヤグリッド１１ｘの透過軸と平行な電場成分を有する光であり、９０°偏光は、Ｙ方向ワイヤグリッド１１ｙの透過軸と平行な電場成分を有する光である。
測定された透過率Ｔ０とＴ９０、及び面積比率ＡとＢから、混在型フィルタ１０の良否判定を行う。以下、良否判定ができるメカニズムと良否判定手順を以下に示す。
混在型フィルタ内のＸ方向ワイヤグリッドとＹ方向ワイヤグリッドのライン寸法が設計値通りの作製結果であり、さらには欠陥も無ければ、透過率Ｔ０とＴ９０は、式（１）と式（２）で表される。
Ｔ０＝Ａ×Ｔｐ１＋Ｂ×Ｔｓ２
＝Ａ×Ｔｐ１×｛（１＋（Ｂ／Ａ）×（Ｔｓ２／Ｔｐ１）｝ ・・・（１）
Ｔ９０＝Ａ×Ｔｓ１＋Ｂ×Ｔｐ２
＝Ｂ×Ｔｐ２×｛（Ａ／Ｂ）×（Ｔｓ１／Ｔｐ２）＋１｝ ・・・（２）
ここで、ワイヤグリッド偏光子の消光比［ＴＭ透過率／ＴＥ透過率］が１００以上である場合は、Ｔｓ１／Ｔｐ１＜１／１００、Ｔｓ２／Ｔｐ２＜１／１００となる。また、Ｘ方向ワイヤグリッドとＹ方向ワイヤグリッドの製作精度が同等である場合は、Ｔｐ１≒Ｔｐ２、Ｔｓ１≒Ｔｓ２となる。これらのことから、Ｔｓ２／Ｔｐ１＜１／１００、Ｔｓ１／Ｔｐ２＜１／１００と近似できる。
Ｔ０＝Ａ×Ｔｐ１＋Ｂ×Ｔｓ２
＝Ａ×Ｔｐ１×｛（１＋（Ｂ／Ａ）×（Ｔｓ２／Ｔｐ１）｝ ・・・（１）
Ｔ９０＝Ａ×Ｔｓ１＋Ｂ×Ｔｐ２
＝Ｂ×Ｔｐ２×｛（Ａ／Ｂ）×（Ｔｓ１／Ｔｐ２）＋１｝ ・・・（２）
ここで、ワイヤグリッド偏光子の消光比［ＴＭ透過率／ＴＥ透過率］が１００以上である場合は、Ｔｓ１／Ｔｐ１＜１／１００、Ｔｓ２／Ｔｐ２＜１／１００となる。また、Ｘ方向ワイヤグリッドとＹ方向ワイヤグリッドの製作精度が同等である場合は、Ｔｐ１≒Ｔｐ２、Ｔｓ１≒Ｔｓ２となる。これらのことから、Ｔｓ２／Ｔｐ１＜１／１００、Ｔｓ１／Ｔｐ２＜１／１００と近似できる。
更に、面積比率Ａと面積比率Ｂの比が最大で１：５（又は５：１）程度である場合は、０．２＜Ａ／Ｂ＜５、又は０．２＜Ｂ／Ａ＜５となる。このことから式（１）における（Ｂ／Ａ）×（Ｔｓ２／Ｔｐ１）、および式（２）における（Ａ／Ｂ）×（Ｔｓ１／Ｔｐ２）は、１に比べて十分に小さいので無視することができ、それぞれの式は、
Ｔ０≒Ａ×Ｔｐ１ ・・・（１′）
Ｔ９０≒Ｂ×Ｔｐ２ ・・・（２′）
と近似できる。従って、Ｔ０とＴ９０の比率（透過率比）は
Ｔ０／Ｔ９０＝（Ａ／Ｂ）×（Ｔｐ１／Ｔｐ２） ・・・（３）
となる。
ここで、式（１）及び（２）から式（３）への近似を成立させるためには、式（１）の（Ｂ／Ａ）×（Ｔｓ２／Ｔｐ１）と、式（２）の（Ａ／Ｂ）×（Ｔｓ１／Ｔｐ２）を、１に比べて十分に小さくする必要がある。従って、ＡとＢの比が大きくなる場合（例えば５よりも大きい場合）には、混在型フィルタを構成する偏光子の消光比が高い（例えば１００よりも高い）ことが要求される。仮に、混在型フィルタを構成する各ワイヤグリッドの消光比が１０００以上である場合には、ＡとＢの比率は１０程度まで許容できる。
Ｔ０≒Ａ×Ｔｐ１ ・・・（１′）
Ｔ９０≒Ｂ×Ｔｐ２ ・・・（２′）
と近似できる。従って、Ｔ０とＴ９０の比率（透過率比）は
Ｔ０／Ｔ９０＝（Ａ／Ｂ）×（Ｔｐ１／Ｔｐ２） ・・・（３）
となる。
ここで、式（１）及び（２）から式（３）への近似を成立させるためには、式（１）の（Ｂ／Ａ）×（Ｔｓ２／Ｔｐ１）と、式（２）の（Ａ／Ｂ）×（Ｔｓ１／Ｔｐ２）を、１に比べて十分に小さくする必要がある。従って、ＡとＢの比が大きくなる場合（例えば５よりも大きい場合）には、混在型フィルタを構成する偏光子の消光比が高い（例えば１００よりも高い）ことが要求される。仮に、混在型フィルタを構成する各ワイヤグリッドの消光比が１０００以上である場合には、ＡとＢの比率は１０程度まで許容できる。
透過率Ｔ０とＴ９０は測定により得られる値であるから、測定値から透過率比Ｔ０／Ｔ９０を算出することができる。また、面積比Ａ／Ｂは混在型フィルタの設計値より明らかであるため、式（３）から、Ｔｐ１／Ｔｐ２を近似的に算出することが可能である。以下、Ｔｐ１／Ｔｐ２を「ＴＭ透過率比」と呼ぶ。
透過率比Ｔ０／Ｔ９０は、混在型フィルタ１０に含まれるＸ方向ワイヤグリッド１１ｘとＹ方向ワイヤグリッド１１ｙの面積比Ａ／Ｂに応じて変化する値である。また、ＴＭ透過率比Ｔｐ１／Ｔｐ２は、透過率比Ｔ０／Ｔ９０を面積比Ａ／Ｂにて除することによって得られる値であるから、透過率比Ｔ０／Ｔ９０とＴＭ透過率比Ｔｐ１／Ｔｐ２は、いずれも混在型フィルタ１０に含まれるＸ方向ワイヤグリッド１１ｘとＹ方向ワイヤグリッド１１ｙの面積比に応じた値である。
このＴＭ透過率比から、以下に説明するように、Ｘ方向ワイヤグリッドとＹ方向ワイヤグリッド夫々の偏光特性の傾向を知ることができる。
透過率比Ｔ０／Ｔ９０は、混在型フィルタ１０に含まれるＸ方向ワイヤグリッド１１ｘとＹ方向ワイヤグリッド１１ｙの面積比Ａ／Ｂに応じて変化する値である。また、ＴＭ透過率比Ｔｐ１／Ｔｐ２は、透過率比Ｔ０／Ｔ９０を面積比Ａ／Ｂにて除することによって得られる値であるから、透過率比Ｔ０／Ｔ９０とＴＭ透過率比Ｔｐ１／Ｔｐ２は、いずれも混在型フィルタ１０に含まれるＸ方向ワイヤグリッド１１ｘとＹ方向ワイヤグリッド１１ｙの面積比に応じた値である。
このＴＭ透過率比から、以下に説明するように、Ｘ方向ワイヤグリッドとＹ方向ワイヤグリッド夫々の偏光特性の傾向を知ることができる。
ここで、金属のラインパターンは通常、レジストパターンを用いてエッチングを行うことにより作製される。例えば、ウェハ上にアルミニウム薄膜を蒸着（成膜）した後にレジストのパターニングを行い、メタルエッチング等の手法によりワイヤグリッドの凹凸構造を形成することで、金属のラインパターンを作製する。
ワイヤグリッドの場合、金属ラインのピッチ、高さ（ワイヤグリッドの厚み方向における金属ラインの長さ）、及び幅によって異なる光学特性を示し、ＴＭ透過率（Ｔｐ１、Ｔｐ２）やＴＭ透過率比（Ｔｐ１／Ｔｐ２）に影響を及ぼす。
ワイヤグリッドの場合、金属ラインのピッチ、高さ（ワイヤグリッドの厚み方向における金属ラインの長さ）、及び幅によって異なる光学特性を示し、ＴＭ透過率（Ｔｐ１、Ｔｐ２）やＴＭ透過率比（Ｔｐ１／Ｔｐ２）に影響を及ぼす。
混在型フィルタを構成するワイヤグリッドは、同一ウェハ内であれば、金属ラインのピッチとライン高さは略一定になり、ライン幅にばらつきが出やすい傾向がある。特にエッチングによりワイヤグリッドを作製する場合は、金属ラインのピッチ又は高さの誤差に比べて、ライン幅の誤差が大きくなる傾向がある。
即ち、混在型フィルタにおいて、金属ラインの高さは金属膜の成膜時に決定されるため、混在型フィルタの全領域においてほぼ一定（一様）となり、Ｘ方向ワイヤグリッドとＹ方向ワイヤグリッドとの間に大きな差は生じない。また、エッチング後に残留するレジストの高さは、ワイヤグリッド素子の光学特性に大きな影響を与えない。
更に、金属ラインのピッチは、同一ウェハ内であれば、金属ラインの高さと同様に略一定となる傾向がある。
即ち、混在型フィルタにおいて、金属ラインの高さは金属膜の成膜時に決定されるため、混在型フィルタの全領域においてほぼ一定（一様）となり、Ｘ方向ワイヤグリッドとＹ方向ワイヤグリッドとの間に大きな差は生じない。また、エッチング後に残留するレジストの高さは、ワイヤグリッド素子の光学特性に大きな影響を与えない。
更に、金属ラインのピッチは、同一ウェハ内であれば、金属ラインの高さと同様に略一定となる傾向がある。
従って、ＴＭ透過率やＴＭ透過率比に影響を与える要素は、Ｘ方向とＹ方向との間におけるライン幅の差異ということになる。例えばエッチングによりワイヤグリッドを作製する場合には、Ｘ方向とＹ方向とにおけるレジストパターンの幅の差異がそのままライン幅の差異として表れる。
Ｘ方向とＹ方向とのライン幅が異なるかどうかは、Ｔｐ１／Ｔｐ２の値により判断できる。例えばＴｐ１／Ｔｐ２＞１の場合は、Ｘ方向のライン幅の方がＹ方向よりも小さい場合である。Ｔｐ１／Ｔｐ２≒１の場合は、Ｘ方向のライン幅とＹ方向のライン幅がほぼ同じであり、好ましい状態である。Ｔｐ１／Ｔｐ２＜１の場合にはＸ方向のライン幅の方がＹ方向よりも大きい場合である。
Ｘ方向とＹ方向とのライン幅が異なるかどうかは、Ｔｐ１／Ｔｐ２の値により判断できる。例えばＴｐ１／Ｔｐ２＞１の場合は、Ｘ方向のライン幅の方がＹ方向よりも小さい場合である。Ｔｐ１／Ｔｐ２≒１の場合は、Ｘ方向のライン幅とＹ方向のライン幅がほぼ同じであり、好ましい状態である。Ｔｐ１／Ｔｐ２＜１の場合にはＸ方向のライン幅の方がＹ方向よりも大きい場合である。
このように混在型フィルタの透過率Ｔ０、Ｔ９０、及び面積比Ａ／Ｂから求められるＴＭ透過率比を利用することで、直交する２方向のライン幅に差があるか否かを知ることができる。従って、ワイヤグリッドの作製結果の良否を判定することができる。
なお、実際の良否判定においては、透過率比Ｔ０／Ｔ９０を面積比Ａ／Ｂにて除してＴＭ透過率比を求めてから良否判定を行ってもよいし、透過率比Ｔ０／Ｔ９０を用いて良否判定を行ってもよい。
なお、実際の良否判定においては、透過率比Ｔ０／Ｔ９０を面積比Ａ／Ｂにて除してＴＭ透過率比を求めてから良否判定を行ってもよいし、透過率比Ｔ０／Ｔ９０を用いて良否判定を行ってもよい。
ここで、良品判定においては基本的に、予め良品と判定できる基準値を設定し、この基準値と混在型フィルタ１０の検査対象部分（測定点）の値（測定値）とを比較する必要がある。例えば、Ｘ方向ワイヤグリッドとＹ方向ワイヤグリッドの境界は、ワイヤグリッドとして機能しない。そのため、仮に、Ｘ方向ワイヤグリッドとＹ方向ワイヤグリッドの境界に光が入射した場合は、透過率が低下する傾向にあるため、理論値との比較を行うことができないためである。
例えば、透過率比Ｔ０／Ｔ９０に基づいて良否判定を行う場合は、予め良品と判定されている混在型フィルタ１０の部分を基準点とし、この基準点における透過率比Ｔ０／Ｔ９０を基準値として設定する。この基準値と、測定点における透過率比Ｔ０／Ｔ９０（測定値）と比較することにより良否を判定する。
例えば、透過率比Ｔ０／Ｔ９０に基づいて良否判定を行う場合は、予め良品と判定されている混在型フィルタ１０の部分を基準点とし、この基準点における透過率比Ｔ０／Ｔ９０を基準値として設定する。この基準値と、測定点における透過率比Ｔ０／Ｔ９０（測定値）と比較することにより良否を判定する。
上記基準点は、予め電子線顕微鏡観察等によりライン幅や欠陥の有無等について細かな計測が行われている測定点としてもよい。或いは上記基準点の代わりに、シミュレーション等により求められた値等を参考にして、混在型フィルタのライン幅やピッチに関する傾向を反映させた基準値を設定してもよい。そして、測定値と基準値との差が所定の許容値内にあるときには、検査対象とした混在型フィルタの測定点部分を良品と判定し、許容値内にないときには、検査対象とした混在型フィルタの測定点部分を不良品と判定する。このように、基準値と測定値とのデータ比較を行うことで、検査対象となる混在型フィルタの良否判定を行うことができる。
また、測定により得られる透過率Ｔ０とＴ９０とから、混在型フィルタの「黒欠陥」又は「白欠陥」が存在するか否かを判定することができる。
「黒欠陥」とは、何らかの理由で光が遮断される欠陥であり、例えば金属ライン同士がつながっている場合や、金属ライン上に異物が存在している場合等に発生する。この場合は、ＴＭ透過率とＴＥ透過率の両方の値が小さくなる。また「白欠陥」とは、何らかの理由で光が透過し過ぎる欠陥であり、例えば金属ラインが存在しない場合や、金属が酸化している場合等に発生する。この場合は、ＴＭ透過率とＴＥ透過率の両方の値が大きくなる。
黒欠陥又は白欠陥の判定は、以下のように行う。まず、予め良品と判定されている混在型フィルタ１０の部分（基準点）における透過率Ｔ０とＴ９０とを測定して基準値とする。検査対象である混在型フィルタ１０の部分（測定点）についても、透過率Ｔ０とＴ９０（測定値）を測定する。透過率Ｔ０とＴ９０の測定値を夫々基準値と比較することにより、良否を判定する。
「黒欠陥」とは、何らかの理由で光が遮断される欠陥であり、例えば金属ライン同士がつながっている場合や、金属ライン上に異物が存在している場合等に発生する。この場合は、ＴＭ透過率とＴＥ透過率の両方の値が小さくなる。また「白欠陥」とは、何らかの理由で光が透過し過ぎる欠陥であり、例えば金属ラインが存在しない場合や、金属が酸化している場合等に発生する。この場合は、ＴＭ透過率とＴＥ透過率の両方の値が大きくなる。
黒欠陥又は白欠陥の判定は、以下のように行う。まず、予め良品と判定されている混在型フィルタ１０の部分（基準点）における透過率Ｔ０とＴ９０とを測定して基準値とする。検査対象である混在型フィルタ１０の部分（測定点）についても、透過率Ｔ０とＴ９０（測定値）を測定する。透過率Ｔ０とＴ９０の測定値を夫々基準値と比較することにより、良否を判定する。
例えば、測定点の透過率Ｔ０とＴ９０が基準点の透過率Ｔ０とＴ９０に比べてあまりにも小さい場合は、ＴＭ透過率とＴＥ透過率の両方が基準点に比べてあまりにも低いと判断でき、黒欠陥が存在している可能性があると判定できる。逆に測定点の透過率Ｔ０とＴ９０が基準点の透過率Ｔ０とＴ９０に比べてあまりにも大きい場合は、ＴＭ透過率とＴＥ透過率の両方が基準点に比べてあまりにも高いと判断でき、白欠陥が存在している可能性があると判定できる。
また、検査対象である混在型フィルタの透過率Ｔ０について、基準点の透過率Ｔ０との差異が大きい場合は、Ｘ方向ワイヤグリッドについて問題（白欠陥又は黒欠陥）があると判断でき、検査対象である混在型フィルタの透過率Ｔ９０について、基準点の透過率Ｔ９０との差異が大きい場合は、Ｙ方向ワイヤグリッドについて問題（白欠陥又は黒欠陥）があると判断できる。
上記手法においては、特に欠陥の大きさがマイクロメートルオーダーと比較的大きな場合に、黒欠陥又は白欠陥が存在すると判定することができる。
なお、上記ＴＭ透過率比と透過率Ｔ０とＴ９０を用いた良品判定においては、検査対象となる混在型フィルタの測定点を変更しながら行うことで、混在型フィルタの中でライン幅に差がある箇所や欠陥が存在する箇所を特定することができる。
また、検査対象である混在型フィルタの透過率Ｔ０について、基準点の透過率Ｔ０との差異が大きい場合は、Ｘ方向ワイヤグリッドについて問題（白欠陥又は黒欠陥）があると判断でき、検査対象である混在型フィルタの透過率Ｔ９０について、基準点の透過率Ｔ９０との差異が大きい場合は、Ｙ方向ワイヤグリッドについて問題（白欠陥又は黒欠陥）があると判断できる。
上記手法においては、特に欠陥の大きさがマイクロメートルオーダーと比較的大きな場合に、黒欠陥又は白欠陥が存在すると判定することができる。
なお、上記ＴＭ透過率比と透過率Ｔ０とＴ９０を用いた良品判定においては、検査対象となる混在型フィルタの測定点を変更しながら行うことで、混在型フィルタの中でライン幅に差がある箇所や欠陥が存在する箇所を特定することができる。
〔検査装置〕
上記良品判定原理に基づいて混在型フィルタの検査を行う検査装置について図２に基づいて説明する。図２は、検査装置の概略構成図である。
検査装置１００は、概略、光学系１１０と処理装置１３０と、から構成されている。
光学系１１０は、測定対象Ｓ（混在型フィルタ）に照射する検査光の光源１１１と、光源１１１から出射された検査光の光強度を均一にするビームエキスパンダ１１３（光強度平均化手段）と、ビームエキスパンダ１１３を通過した検査光をスポット状にして測定対象Ｓに照射するピンホール１１５と、測定対象Ｓを移動可能に支持するＸＹステージ１１７と、ＸＹステージ１１７をＸ軸およびＹ軸方向にそれぞれ独立に駆動するステージ駆動部１１９（ステージ駆動手段）と、測定対象Ｓを透過した検査光のうち、所定の偏光成分を透過させる検光子１２１（検査用偏光子）と、検光子１２１を偏光軸の角度を調整可能に支持する検光子回転装置１２３と、検光子回転装置１２３を回転駆動する回転装置駆動部１２５（回転駆動手段）と、検光子１２１を透過した検査光を検出する検出器１２７（検出手段）と、を備えている。
上記良品判定原理に基づいて混在型フィルタの検査を行う検査装置について図２に基づいて説明する。図２は、検査装置の概略構成図である。
検査装置１００は、概略、光学系１１０と処理装置１３０と、から構成されている。
光学系１１０は、測定対象Ｓ（混在型フィルタ）に照射する検査光の光源１１１と、光源１１１から出射された検査光の光強度を均一にするビームエキスパンダ１１３（光強度平均化手段）と、ビームエキスパンダ１１３を通過した検査光をスポット状にして測定対象Ｓに照射するピンホール１１５と、測定対象Ｓを移動可能に支持するＸＹステージ１１７と、ＸＹステージ１１７をＸ軸およびＹ軸方向にそれぞれ独立に駆動するステージ駆動部１１９（ステージ駆動手段）と、測定対象Ｓを透過した検査光のうち、所定の偏光成分を透過させる検光子１２１（検査用偏光子）と、検光子１２１を偏光軸の角度を調整可能に支持する検光子回転装置１２３と、検光子回転装置１２３を回転駆動する回転装置駆動部１２５（回転駆動手段）と、検光子１２１を透過した検査光を検出する検出器１２７（検出手段）と、を備えている。
光源１１１には、レーザ、又はＬＥＤを利用することが望ましい。レーザとＬＥＤは、共に指向性が良いため、測定精度を高めることができる。
また、レーザのような単一波長の光源を用いた方が強度の強い光を照射することができ、透過率を評価しやすいという効果を得られる。レーザを用いる場合には、波長６６０ｎｍ（赤色）や、波長５３２ｎｍ（緑色）や、波長７８０ｎｍ（近赤外）等、特定の波長を選んで検査を行っても良い。混在型フィルタが有する特定波長における光学特性に着目した評価を行うことが可能となる。
光源１１１から出射される検査光は、検光子１２１の透過軸が０°の場合と９０°の場合とで、検出器１２７に検出される光強度がほぼ同じとなるような光であること、言い換えれば無偏光であることが好ましい。光源１１１として半導体レーザを用いる場合、その出射光は発光層と垂直な方向に光の強度が強い傾向があるため、入射角度によっては光の強度が一定しない問題がある。従って、光源１１１として半導体レーザを用いる場合には、検査光を測定対象Ｓ及び検光子１２１の表面に対して４５°程度の傾きをもって入射させて、光の強度が一様となるようにすることが好ましい。なお、光源１１１として無偏光の白色光源やレーザ、或いはＬＥＤを用いた場合は、上記事項は問題とならない。
また、レーザのような単一波長の光源を用いた方が強度の強い光を照射することができ、透過率を評価しやすいという効果を得られる。レーザを用いる場合には、波長６６０ｎｍ（赤色）や、波長５３２ｎｍ（緑色）や、波長７８０ｎｍ（近赤外）等、特定の波長を選んで検査を行っても良い。混在型フィルタが有する特定波長における光学特性に着目した評価を行うことが可能となる。
光源１１１から出射される検査光は、検光子１２１の透過軸が０°の場合と９０°の場合とで、検出器１２７に検出される光強度がほぼ同じとなるような光であること、言い換えれば無偏光であることが好ましい。光源１１１として半導体レーザを用いる場合、その出射光は発光層と垂直な方向に光の強度が強い傾向があるため、入射角度によっては光の強度が一定しない問題がある。従って、光源１１１として半導体レーザを用いる場合には、検査光を測定対象Ｓ及び検光子１２１の表面に対して４５°程度の傾きをもって入射させて、光の強度が一様となるようにすることが好ましい。なお、光源１１１として無偏光の白色光源やレーザ、或いはＬＥＤを用いた場合は、上記事項は問題とならない。
ビームエキスパンダ１１３は、光源１１１と測定対象Ｓとの間に配置される。ビームエキスパンダ１１３は、光源１１１からの検査光の光強度を照射範囲内において均一化することで、測定対象Ｓの測定点に一様な強度の検査光が照射されるように、検査光を調整する。ビームエキスパンダ１１３によって光強度を均一化することで、透過率の測定精度を向上させることができる。
ピンホール１１５は、検査光の直径を所定の寸法に減少させる。ピンホール１１５により形成されるスポット光の直径は、測定対象Ｓである混在型フィルタの各ワイヤグリッドが形成された領域に比べて十分に大きくなるように設定される。そのため、スポットの照射範囲内には十分な数の領域が含まれることから、スポットの照射範囲内に含まれるＸ方向ワイヤグリッドとＹ方向ワイヤグリッドの面積比は、測定対象Ｓとしての混在型フィルタのＸ方向ワイヤグリッドとＹ方向ワイヤグリッドの面積比に略等しくなる。
ピンホール１１５は、検査光の直径を所定の寸法に減少させる。ピンホール１１５により形成されるスポット光の直径は、測定対象Ｓである混在型フィルタの各ワイヤグリッドが形成された領域に比べて十分に大きくなるように設定される。そのため、スポットの照射範囲内には十分な数の領域が含まれることから、スポットの照射範囲内に含まれるＸ方向ワイヤグリッドとＹ方向ワイヤグリッドの面積比は、測定対象Ｓとしての混在型フィルタのＸ方向ワイヤグリッドとＹ方向ワイヤグリッドの面積比に略等しくなる。
ＸＹステージ１１７は、測定対象Ｓの所望の測定点に検査光が照射されるように、測定対象Ｓを移動させる。ＸＹステージ１１７を駆動するステージ駆動部１１９は、後述する処理装置１３０内の制御部１３１によって駆動制御される。
検光子１２１は、検査光の所定の偏光成分を透過させる偏光フィルタである。検光子１２１の透過軸の角度は、検光子回転装置１２３によって、０°偏光（第一の偏光成分）又は９０°偏光（第二の偏光成分）を透過させるように調整される。検光子回転装置１２３を回転駆動する回転装置駆動部１２５は、後述する処理装置１３０内の制御部１３１によって駆動制御される。
検出器１２７（第一の検出手段、第二の検出手段）は、フォトダイオードを有する周知の光検出装置である。検出器１２７は、検光子１２１を透過した検査光の強度を検出して、アナログの光強度信号を後段の処理装置１３０内の制御部１３１に出力する。
検光子１２１は、検査光の所定の偏光成分を透過させる偏光フィルタである。検光子１２１の透過軸の角度は、検光子回転装置１２３によって、０°偏光（第一の偏光成分）又は９０°偏光（第二の偏光成分）を透過させるように調整される。検光子回転装置１２３を回転駆動する回転装置駆動部１２５は、後述する処理装置１３０内の制御部１３１によって駆動制御される。
検出器１２７（第一の検出手段、第二の検出手段）は、フォトダイオードを有する周知の光検出装置である。検出器１２７は、検光子１２１を透過した検査光の強度を検出して、アナログの光強度信号を後段の処理装置１３０内の制御部１３１に出力する。
処理装置１３０は、各種の演算処理を実行する制御部１３１と、測定対象の良否判定に必要な計算プログラムや各種データ等を記憶する記憶部１３３と、判定結果や設定内容等を表示する記憶部１３５と、設定内容を入力するキーボード１３７やマウス１３９等を備えた入力部と、を備えている。
制御部１３１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を備えている。
ＲＯＭには、処理装置１３０の起動プログラム等が記憶されている。ＲＡＭには、ＲＯＭや記憶部１３３に記憶されたプログラムがブートされ、プログラムの起動時にＲＡＭがこれらプログラムのＣＰＵによるワークエリアとなる。ＣＰＵは、ＲＯＭや記憶部１３３内のプログラムをＲＡＭにブートし、ＲＡＭをワークメモリとして使用しつつ、各プログラムを実行する。
記憶部１３３は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等を備えている。記憶部１３３には、ステージ駆動部１１９や回転装置駆動部１２５を制御するための制御プログラムや、透過率や透過率比の算出に関わるプログラムや、測定対象Ｓの各測定点の測定結果等が記憶される。
キーボード１３７やマウス１３９は、測定対象の良否判定をする際の許容値や、測定対象の測定点の座標軸等を入力する手段である。入力された許容値はＲＡＭに記憶される。
制御部１３１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を備えている。
ＲＯＭには、処理装置１３０の起動プログラム等が記憶されている。ＲＡＭには、ＲＯＭや記憶部１３３に記憶されたプログラムがブートされ、プログラムの起動時にＲＡＭがこれらプログラムのＣＰＵによるワークエリアとなる。ＣＰＵは、ＲＯＭや記憶部１３３内のプログラムをＲＡＭにブートし、ＲＡＭをワークメモリとして使用しつつ、各プログラムを実行する。
記憶部１３３は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等を備えている。記憶部１３３には、ステージ駆動部１１９や回転装置駆動部１２５を制御するための制御プログラムや、透過率や透過率比の算出に関わるプログラムや、測定対象Ｓの各測定点の測定結果等が記憶される。
キーボード１３７やマウス１３９は、測定対象の良否判定をする際の許容値や、測定対象の測定点の座標軸等を入力する手段である。入力された許容値はＲＡＭに記憶される。
以上説明した検査装置１００は、測定対象Ｓと検出器１２７との間に検光子１２１が配置されたものである。しかし、検光子１２１の代わりに、光源１１１と測定対象Ｓとの間の任意の箇所に偏光子（検査用偏光子）を配置しても良い。なお、ここにいう偏光子は、検査光の所定の偏光成分を透過させる偏光フィルタである。
この場合についても上述の検光子１２１と同様に、偏光子を、その偏光軸の角度を調整可能に支持する偏光子回転装置によって支持する。そして回転装置駆動部によって偏光子回転装置を回転駆動することで、偏光子が０°偏光（第一の偏光成分）又は９０°偏光（第二の偏光成分）を透過させるように、その偏光軸を調整する。回転装置駆動部の動作は、制御部１３１によって制御される。
また、検光子１２１と偏光子の双方を配置しても良い。この場合、透過率Ｔ０と透過率Ｔ９０を測定するときに、検光子と偏光子の偏光軸の角度を一致させる必要がある。従って、透過率Ｔ０を測定するとき、制御部１３１は、検光子と偏光子の双方が０°偏光を透過させるように、検光子回転装置１２３の回転装置駆動部１２５と偏光子回転装置の回転装置駆動部の双方を制御する。また、透過率Ｔ９０を測定するとき、制御部１３１は、検光子と偏光子の双方が９０°偏光を透過させるように、検光子回転装置１２３の回転装置駆動部１２５と偏光子回転装置の回転装置駆動部の双方を制御する。
この場合についても上述の検光子１２１と同様に、偏光子を、その偏光軸の角度を調整可能に支持する偏光子回転装置によって支持する。そして回転装置駆動部によって偏光子回転装置を回転駆動することで、偏光子が０°偏光（第一の偏光成分）又は９０°偏光（第二の偏光成分）を透過させるように、その偏光軸を調整する。回転装置駆動部の動作は、制御部１３１によって制御される。
また、検光子１２１と偏光子の双方を配置しても良い。この場合、透過率Ｔ０と透過率Ｔ９０を測定するときに、検光子と偏光子の偏光軸の角度を一致させる必要がある。従って、透過率Ｔ０を測定するとき、制御部１３１は、検光子と偏光子の双方が０°偏光を透過させるように、検光子回転装置１２３の回転装置駆動部１２５と偏光子回転装置の回転装置駆動部の双方を制御する。また、透過率Ｔ９０を測定するとき、制御部１３１は、検光子と偏光子の双方が９０°偏光を透過させるように、検光子回転装置１２３の回転装置駆動部１２５と偏光子回転装置の回転装置駆動部の双方を制御する。
〔検査手順〕
光学素子の検査方法の手順について説明する。
上述の良品判定原理に基づいた混在型フィルタの検査方法の手順の概略は、以下の通りである。
［手順１］基準試料（基準点）の透過率（Ｔ０、Ｔ９０）の測定、及び透過率比Ｔ０／Ｔ９０の算出
［手順２］基準試料の欠陥の把握（電子線顕微鏡写真、異物等の欠陥観察）
［手順３］検査対象試料（測定点）の透過率（Ｔ０、Ｔ９０）の測定、及び透過率比Ｔ０／Ｔ９０の算出
［手順４］検査対象試料と基準試料との透過率（Ｔ０、Ｔ９０）、Ｔ０／Ｔ９０の比較
［手順５］検査対象試料の良品判定
光学素子の検査方法の手順について説明する。
上述の良品判定原理に基づいた混在型フィルタの検査方法の手順の概略は、以下の通りである。
［手順１］基準試料（基準点）の透過率（Ｔ０、Ｔ９０）の測定、及び透過率比Ｔ０／Ｔ９０の算出
［手順２］基準試料の欠陥の把握（電子線顕微鏡写真、異物等の欠陥観察）
［手順３］検査対象試料（測定点）の透過率（Ｔ０、Ｔ９０）の測定、及び透過率比Ｔ０／Ｔ９０の算出
［手順４］検査対象試料と基準試料との透過率（Ｔ０、Ｔ９０）、Ｔ０／Ｔ９０の比較
［手順５］検査対象試料の良品判定
図３は、検査装置によって行われる光学素子の検査方法を示したフローチャートである。このフローチャートは手順３−５を示したものである。なお、手順１についても検査装置によって行われるが、この場合は図３のフローチャートのうち、ステップＳ１９、Ｓ２３、Ｓ２５を実行せずに処理を終了するように動作する。
まず、検査装置１００の記憶部１３３は、予め測定対象を設置しない状態で検出器１２７によって検出された検査光の強度データ（透過率算出用初期データ）を記憶しており、透過率算出用初期データが透過率の算出に用いられる。
まず、検査装置１００の記憶部１３３は、予め測定対象を設置しない状態で検出器１２７によって検出された検査光の強度データ（透過率算出用初期データ）を記憶しており、透過率算出用初期データが透過率の算出に用いられる。
ステップＳ１において、制御部１３１は、ＸＹステージ１１７を初期位置に移動させるようにステージ駆動部１１９を制御する。ここで、初期位置とは、測定対象Ｓである混在型フィルタ１０の最初の測定点に検査光が照射される位置のことである。
ステップＳ３において、制御部１３１は、検光子１２１が０°偏光を透過させるように、回転装置駆動部１２５を制御する。即ち、制御部１３１は、回転装置駆動部１２５を制御することによって検光子１２１の偏光軸の角度を調整する。
ステップＳ５において、制御部１３１は、光源１１１が検査光を出射するように制御する。光源１１１から出射された検査光は、ビームエキスパンダ１１３に入射して光強度が均一化される。光強度が均一化された検査光は、ピンホール１１５に入射して、所定の直径のスポット光に変換される。スポット状に変換された検査光は、測定対象Ｓの所定の測定点に照射される。この検査光は、測定点内に含まれる混在型フィルタのＸ方向ワイヤグリッドとＹ方向ワイヤグリッドの単位領域よりも十分に大きく、検査光の照射領域内に含まれるＸ方向ワイヤグリッドとＹ方向ワイヤグリッドの面積比は、混在型フィルタの有するＸ方向ワイヤグリッドとＹ方向ワイヤグリッドの面積比に等しい。測定対象Ｓを透過した検査光は検光子１２１に入射する。検光子１２１は、検査光の０°偏光のみを透過させる。検光子１２１を透過した検査光（０°偏光）は、検出器１２７に入射する。検出器１２７は、検査光（０°偏光）の光の強度を検出し、アナログの光強度信号を出力する。
ステップＳ３において、制御部１３１は、検光子１２１が０°偏光を透過させるように、回転装置駆動部１２５を制御する。即ち、制御部１３１は、回転装置駆動部１２５を制御することによって検光子１２１の偏光軸の角度を調整する。
ステップＳ５において、制御部１３１は、光源１１１が検査光を出射するように制御する。光源１１１から出射された検査光は、ビームエキスパンダ１１３に入射して光強度が均一化される。光強度が均一化された検査光は、ピンホール１１５に入射して、所定の直径のスポット光に変換される。スポット状に変換された検査光は、測定対象Ｓの所定の測定点に照射される。この検査光は、測定点内に含まれる混在型フィルタのＸ方向ワイヤグリッドとＹ方向ワイヤグリッドの単位領域よりも十分に大きく、検査光の照射領域内に含まれるＸ方向ワイヤグリッドとＹ方向ワイヤグリッドの面積比は、混在型フィルタの有するＸ方向ワイヤグリッドとＹ方向ワイヤグリッドの面積比に等しい。測定対象Ｓを透過した検査光は検光子１２１に入射する。検光子１２１は、検査光の０°偏光のみを透過させる。検光子１２１を透過した検査光（０°偏光）は、検出器１２７に入射する。検出器１２７は、検査光（０°偏光）の光の強度を検出し、アナログの光強度信号を出力する。
ステップＳ７において、制御部１３１は、検出器１２７から出力された０°偏光に関するアナログの光強度信号を、Ａ／Ｄ変換器１３１ａにおいて所定の周波数のサンプリングクロックによりデジタルデータに変換して、光強度データを取得する。
ステップＳ９において、制御部１３１は、測定対象Ｓを透過した０°偏光の透過率Ｔ０を算出する。即ち、制御部１３１は、測定対象Ｓが存在しない状態にて予め測定され、記憶部１３３に記憶された０°偏光の光強度データ（比較強度データ）を記憶部１３３から読み出す。制御部１３１は、比較強度データと、ステップＳ７において取得した０°偏光の光強度データとから、測定対象Ｓを透過した０°偏光の透過率Ｔ０を算出する。また制御部１３１は、算出した透過率Ｔ０を記憶部１３３に記憶させる。
ステップＳ１１において、制御部１３１は、検光子１２１が９０°偏光を透過させるように、回転装置駆動部１２５を制御する。即ち、制御部１３１は、回転装置駆動部１２５を制御することによって検光子１２１の偏光軸の角度を調整する。
ステップＳ９において、制御部１３１は、測定対象Ｓを透過した０°偏光の透過率Ｔ０を算出する。即ち、制御部１３１は、測定対象Ｓが存在しない状態にて予め測定され、記憶部１３３に記憶された０°偏光の光強度データ（比較強度データ）を記憶部１３３から読み出す。制御部１３１は、比較強度データと、ステップＳ７において取得した０°偏光の光強度データとから、測定対象Ｓを透過した０°偏光の透過率Ｔ０を算出する。また制御部１３１は、算出した透過率Ｔ０を記憶部１３３に記憶させる。
ステップＳ１１において、制御部１３１は、検光子１２１が９０°偏光を透過させるように、回転装置駆動部１２５を制御する。即ち、制御部１３１は、回転装置駆動部１２５を制御することによって検光子１２１の偏光軸の角度を調整する。
ステップＳ１３において、制御部１３１は、検出器１２７から出力された９０°偏光に関するアナログの光強度信号を、Ａ／Ｄ変換器１３１ａにおいて所定の周波数のサンプリングクロックによりデジタルデータに変換して、光強度データを取得する。
ステップＳ１５において、制御部１３１は、測定対象Ｓを透過した９０°偏光の透過率Ｔ９０を算出する。即ち、制御部１３１は、測定対象Ｓが存在しない状態にて予め測定され、記憶部１３３に記憶された９０°偏光の光強度データ（比較強度データ）を記憶部１３３から読み出す。制御部１３１は、比較強度データと、ステップＳ１３において取得した９０°偏光の光強度データとから、測定対象Ｓを透過した９０°偏光の透過率Ｔ９０を算出する。また制御部１３１は、算出した透過率Ｔ０を記憶部１３３に記憶させる。
ステップＳ１７において、制御部１３１は、記憶部１３３に記憶された透過率Ｔ０と透過率Ｔ９０とを読み出して、透過率比Ｔ０／Ｔ９０を算出する。制御部１３１は、算出した透過率比Ｔ０／Ｔ９０を記憶部１３３に記憶させる。
ステップＳ１５において、制御部１３１は、測定対象Ｓを透過した９０°偏光の透過率Ｔ９０を算出する。即ち、制御部１３１は、測定対象Ｓが存在しない状態にて予め測定され、記憶部１３３に記憶された９０°偏光の光強度データ（比較強度データ）を記憶部１３３から読み出す。制御部１３１は、比較強度データと、ステップＳ１３において取得した９０°偏光の光強度データとから、測定対象Ｓを透過した９０°偏光の透過率Ｔ９０を算出する。また制御部１３１は、算出した透過率Ｔ０を記憶部１３３に記憶させる。
ステップＳ１７において、制御部１３１は、記憶部１３３に記憶された透過率Ｔ０と透過率Ｔ９０とを読み出して、透過率比Ｔ０／Ｔ９０を算出する。制御部１３１は、算出した透過率比Ｔ０／Ｔ９０を記憶部１３３に記憶させる。
ステップＳ１９において、制御部１３１は、測定点の良否判定を行う。具体的には、ステップＳ１７において算出された透過率比Ｔ０／Ｔ９０（測定値）を、透過率比Ｔ０／Ｔ９０の基準値と比較して良否判定を行う。制御部１３１は、予め良品と判定されている混在型フィルタの基準点における透過率比Ｔ０／Ｔ９０（基準値）を記憶部１３３から読み出す。ステップＳ１７において算出された透過率比Ｔ０／Ｔ９０（測定値）から、透過率比の所定の基準値を減じた値の絶対値を算出する。この絶対値が、所定の許容値範囲内にある場合には、当該測定点は良好な光学特性を有した良品部位であると判断し、絶対値が許容値の範囲外にある場合には、当該測定点は良好な光学特性を有していない不良品部位であると判断する。
また、このステップにおいて制御部１３１は、透過率比Ｔ０／Ｔ９０に基づく測定点の良否判定の他、透過率Ｔ０及び透過率Ｔ９０に基づく測定点の良否判定を合わせて行っても良い。具体的には、透過率比Ｔ０／Ｔ９０に基づく良否判定と同様に、ステップＳ９において算出された透過率Ｔ０（測定値）とステップＳ１５において算出された透過率Ｔ９０（測定値）とを、予め良品と判定されている混在型フィルタの基準点における透過率Ｔ０と透過率Ｔ９０の基準値と夫々比較し、測定値と基準値との差が所定の許容値範囲内にある場合に、透過率の観点からは測定点が良品部位であると判定してもよい。
また、このステップにおいて制御部１３１は、透過率比Ｔ０／Ｔ９０に基づく測定点の良否判定の他、透過率Ｔ０及び透過率Ｔ９０に基づく測定点の良否判定を合わせて行っても良い。具体的には、透過率比Ｔ０／Ｔ９０に基づく良否判定と同様に、ステップＳ９において算出された透過率Ｔ０（測定値）とステップＳ１５において算出された透過率Ｔ９０（測定値）とを、予め良品と判定されている混在型フィルタの基準点における透過率Ｔ０と透過率Ｔ９０の基準値と夫々比較し、測定値と基準値との差が所定の許容値範囲内にある場合に、透過率の観点からは測定点が良品部位であると判定してもよい。
測定点の良否判定を、透過率比Ｔ０／Ｔ９０、透過率Ｔ０、及び透過率Ｔ９０の３つの値に基づいて行う場合は、透過率比Ｔ０／Ｔ９０、透過率Ｔ０、及び透過率Ｔ９０の全てについて基準値との差が許容値内にあったときに、当該測定点が良品部位であると判断する。
なお、透過率Ｔ０と透過率Ｔ９０に基づいた良否判定は、透過率比Ｔ０／Ｔ９０について測定点と基準点の値を比較することにより測定点が「良品」と判定された場合についてのみ、追加的に行うようにしてもよい。
制御部１３１は、その判定結果をＸＹステージの座標軸、言い換えれば測定点の位置座標とともにラベリングして、記憶部１３３に記憶させる。
なお、透過率Ｔ０と透過率Ｔ９０に基づいた良否判定は、透過率比Ｔ０／Ｔ９０について測定点と基準点の値を比較することにより測定点が「良品」と判定された場合についてのみ、追加的に行うようにしてもよい。
制御部１３１は、その判定結果をＸＹステージの座標軸、言い換えれば測定点の位置座標とともにラベリングして、記憶部１３３に記憶させる。
ステップＳ２１において、制御部１３１は、光源１１１が検査光の出射を停止するように制御する。
ステップＳ２３において、制御部１３１は、測定対象Ｓの全ての測定点において良品判定が行われたかを確認する。全ての測定点の良品判定が終了している場合（ステップＳ１３においてＹｅｓ）は、処理を終了する。良品判定をするべき測定点が残っている場合（ステップＳ１３においてＮｏ）は、ステップＳ１４に進む。
ステップＳ１４において、制御部１３１は、測定対象の次の測定点に検査光が照射される位置にＸＹステージ１１７を移動させるように、ステージ駆動部１１９を制御する。
そして、ステップＳ２以下を繰り返す。
ステップＳ２３において、制御部１３１は、測定対象Ｓの全ての測定点において良品判定が行われたかを確認する。全ての測定点の良品判定が終了している場合（ステップＳ１３においてＹｅｓ）は、処理を終了する。良品判定をするべき測定点が残っている場合（ステップＳ１３においてＮｏ）は、ステップＳ１４に進む。
ステップＳ１４において、制御部１３１は、測定対象の次の測定点に検査光が照射される位置にＸＹステージ１１７を移動させるように、ステージ駆動部１１９を制御する。
そして、ステップＳ２以下を繰り返す。
〔実施例１〕
図４は、実施例１において検査対象とした光学素子の模式図である。本実施例において検査対象とした混在型フィルタ１０は、Ｘ方向ワイヤグリッドとＹ方向ワイヤグリッドが市松模様状に配置された混在型フィルタであり、Ｘ方向とＹ方向とのワイヤグリッドの面積比Ａ：Ｂが１：１である。この混在型フィルタ１０は、石英基板（４インチウェハ、厚み：１ｍｍ）上に、アルミニウム（Ａｌ）から形成されたＸ方向ワイヤグリッドとＹ方向ワイヤグリッドとを混在させたものである。
実施例１において、検査装置１００（図２参照）の光源１１１には、赤色半導体レーザ（波長６６０ｎｍ）を用いた。また、ピンホール１１５の直径は約２ｍｍとし、混在型フィルタ１０表面に直径約２ｍｍのスポット状の検査光を照射した。
以下、上述の〔検査手順〕に示した「手順の概略」の手順番号を参考に付して説明する。
図４は、実施例１において検査対象とした光学素子の模式図である。本実施例において検査対象とした混在型フィルタ１０は、Ｘ方向ワイヤグリッドとＹ方向ワイヤグリッドが市松模様状に配置された混在型フィルタであり、Ｘ方向とＹ方向とのワイヤグリッドの面積比Ａ：Ｂが１：１である。この混在型フィルタ１０は、石英基板（４インチウェハ、厚み：１ｍｍ）上に、アルミニウム（Ａｌ）から形成されたＸ方向ワイヤグリッドとＹ方向ワイヤグリッドとを混在させたものである。
実施例１において、検査装置１００（図２参照）の光源１１１には、赤色半導体レーザ（波長６６０ｎｍ）を用いた。また、ピンホール１１５の直径は約２ｍｍとし、混在型フィルタ１０表面に直径約２ｍｍのスポット状の検査光を照射した。
以下、上述の〔検査手順〕に示した「手順の概略」の手順番号を参考に付して説明する。
［手順１、２］
図４の測定点１は、欠陥がほぼ存在せず、また、ＸＹ方向にてほぼＡｌのライン幅が一定であることが電子線顕微鏡観察により明らかになっている。この測定点１を基準測定点とする。
測定点１において０°偏光の透過率Ｔ０と９０°偏光の透過率Ｔ９０を検査装置１００によって測定したところ、Ｔ０＝４３．２％、Ｔ９０＝４３．０％であった。従って測定パラメータα１は、
α１＝Ｔ０／Ｔ９０＝（Ａ×Ｔｐ１）／（Ｂ×Ｔｐ２）＝１．００４６
となった。
測定点１におけるＴｐ１、およびＴｐ２の絶対値は明らかではないものの、α１がＸ方向ワイヤグリッドとＹ方向ワイヤグリッドの面積比とほぼ同等の値（α１≒Ａ／Ｂ＝１）であるので、Ｘ方向ワイヤグリッドのＴＭ透過率とＹ方向ワイヤグリッドのＴＭ透過率が略同等の値であると推測できる。従って、金属ラインのピッチ、ライン高さ、及びライン幅について、何れもＸ方向ワイヤグリッドの製作誤差とＹ方向ワイヤグリッドの製作誤差が略同等であると判断できる。
図４の測定点１は、欠陥がほぼ存在せず、また、ＸＹ方向にてほぼＡｌのライン幅が一定であることが電子線顕微鏡観察により明らかになっている。この測定点１を基準測定点とする。
測定点１において０°偏光の透過率Ｔ０と９０°偏光の透過率Ｔ９０を検査装置１００によって測定したところ、Ｔ０＝４３．２％、Ｔ９０＝４３．０％であった。従って測定パラメータα１は、
α１＝Ｔ０／Ｔ９０＝（Ａ×Ｔｐ１）／（Ｂ×Ｔｐ２）＝１．００４６
となった。
測定点１におけるＴｐ１、およびＴｐ２の絶対値は明らかではないものの、α１がＸ方向ワイヤグリッドとＹ方向ワイヤグリッドの面積比とほぼ同等の値（α１≒Ａ／Ｂ＝１）であるので、Ｘ方向ワイヤグリッドのＴＭ透過率とＹ方向ワイヤグリッドのＴＭ透過率が略同等の値であると推測できる。従って、金属ラインのピッチ、ライン高さ、及びライン幅について、何れもＸ方向ワイヤグリッドの製作誤差とＹ方向ワイヤグリッドの製作誤差が略同等であると判断できる。
上述のように、混在型フィルタを構成するワイヤグリッドは、同一ウェハ内であれば、金属ラインのピッチとライン高さは略一定になり、ライン幅にばらつきが出やすい傾向がある。従って、金属ラインのピッチ及びライン高さが同じであると仮定すると、Ｔｐ１及びＴｐ２は主にライン幅に依存するが、α１≒Ａ／Ｂ＝１であるので、ライン幅に関してもＸ方向ワイヤグリッドとＹ方向ワイヤグリッドでほぼ一定であると推測される。以上のことから、この測定点１を基準測定点として他の測定点との比較を行う。
［手順３］
測定点２において０°偏光の透過率Ｔ０と９０°偏光の透過率Ｔ９０を測定した結果は、Ｔ０＝４３．０％、Ｔ９０＝４２．４％であった。従って測定パラメータα２は、
α２＝Ｔ０／Ｔ９０＝（Ａ×Ｔｐ１）／（Ｂ×Ｔｐ２）＝１．０１４１
となった。
測定点３において０°偏光の透過率Ｔ０と９０°偏光の透過率Ｔ９０を測定した結果は、Ｔ０＝４２．０％、Ｔ９０＝４２．８％であった。従って測定パラメータα３は、
α３＝Ｔ０／Ｔ９０＝（Ａ×Ｔｐ１）／（Ｂ×Ｔｐ２）＝０．９８６０
となった。
測定点４において０°偏光の透過率Ｔ０と９０°偏光の透過率Ｔ９０を測定した結果、Ｔ０＝４３．１％、Ｔ９０＝４２．９％であった。従って測定パラメータα４は、
α４＝Ｔ０／Ｔ９０＝（Ａ×Ｔｐ１）／（Ｂ×Ｔｐ２）＝１．００４７
となった。
測定点２において０°偏光の透過率Ｔ０と９０°偏光の透過率Ｔ９０を測定した結果は、Ｔ０＝４３．０％、Ｔ９０＝４２．４％であった。従って測定パラメータα２は、
α２＝Ｔ０／Ｔ９０＝（Ａ×Ｔｐ１）／（Ｂ×Ｔｐ２）＝１．０１４１
となった。
測定点３において０°偏光の透過率Ｔ０と９０°偏光の透過率Ｔ９０を測定した結果は、Ｔ０＝４２．０％、Ｔ９０＝４２．８％であった。従って測定パラメータα３は、
α３＝Ｔ０／Ｔ９０＝（Ａ×Ｔｐ１）／（Ｂ×Ｔｐ２）＝０．９８６０
となった。
測定点４において０°偏光の透過率Ｔ０と９０°偏光の透過率Ｔ９０を測定した結果、Ｔ０＝４３．１％、Ｔ９０＝４２．９％であった。従って測定パラメータα４は、
α４＝Ｔ０／Ｔ９０＝（Ａ×Ｔｐ１）／（Ｂ×Ｔｐ２）＝１．００４７
となった。
［手順４、５］
前述のように、測定点１は、欠陥が無く、また、縦横方向にてほぼライン幅が一定であることが予めわかっているため、
測定点１におけるＴ０／Ｔ９０の値（測定パラメータα１）を基準値として、測定点２〜４の良品判定を行う。測定点２、３、４におけるＴ０／Ｔ９０の値に対して、測定点１における値との差の絶対値を判定パラメータとして算出すると、以下のようになる。
｜α２−α１｜＝０．００９５
｜α３−α１｜＝０．０１８６
｜α４−α１｜＝０．０００１
ここで、基準点との差の許容値として０．００１以下を設定すると、α２とα３はα１と０．００１以上の隔たりがあるため、測定点２と３のワイヤグリッドには何らかの欠陥がある、もしくは縦横にてライン幅が異なる等の光学特性上の課題があると判定できる。測定点４におけるＴ０／Ｔ９０の値（α４）は、測定点１における値と近く、｜α４−α１｜の値は０．００１以下であり、測定点１と同様に良好なパターンが形成され、良品と判定判断できる。
前述のように、測定点１は、欠陥が無く、また、縦横方向にてほぼライン幅が一定であることが予めわかっているため、
測定点１におけるＴ０／Ｔ９０の値（測定パラメータα１）を基準値として、測定点２〜４の良品判定を行う。測定点２、３、４におけるＴ０／Ｔ９０の値に対して、測定点１における値との差の絶対値を判定パラメータとして算出すると、以下のようになる。
｜α２−α１｜＝０．００９５
｜α３−α１｜＝０．０１８６
｜α４−α１｜＝０．０００１
ここで、基準点との差の許容値として０．００１以下を設定すると、α２とα３はα１と０．００１以上の隔たりがあるため、測定点２と３のワイヤグリッドには何らかの欠陥がある、もしくは縦横にてライン幅が異なる等の光学特性上の課題があると判定できる。測定点４におけるＴ０／Ｔ９０の値（α４）は、測定点１における値と近く、｜α４−α１｜の値は０．００１以下であり、測定点１と同様に良好なパターンが形成され、良品と判定判断できる。
また、基準測定点１と他の測定点２〜３について、透過率Ｔ０とＴ９０を比較すると、以下のようになる。
測定点１ Ｔ０＝４３．２％、Ｔ９０＝４３．０％
測定点２ Ｔ０＝４３．０％（−０．２％）、Ｔ９０＝４２．４％（−０．６％）
測定点３ Ｔ０＝４２．０％（−１．２％）、Ｔ９０＝４２．８％（−０．２％）
測定点４ Ｔ０＝４３．１％（−０．１％）、Ｔ９０＝４２．９％（−０．１％）
ここで、基準測定点１との差の許容値として、絶対値で０．５％以下を設定すると、測定点４については、透過率Ｔ０とＴ９０がともに測定点１から許容値内にあるため、黒欠陥や白欠陥等の欠陥が存在していないと判断することができる。
他方、測定点２の透過率Ｔ９０については、測定点１の透過率Ｔ９０に対して０．６％低く、許容値を超えた差異がある。また、測定点３の透過率Ｔ０についても、測定点１の透過率Ｔ０に対して１．２％低く、許容値を超えた差異がある。このため、測定点２のＹ方向ワイヤグリッドと、測定点３のＸ方向ワイヤグリッドは「不良品」であり、黒欠陥が存在している可能性があると判断できる。
測定点１ Ｔ０＝４３．２％、Ｔ９０＝４３．０％
測定点２ Ｔ０＝４３．０％（−０．２％）、Ｔ９０＝４２．４％（−０．６％）
測定点３ Ｔ０＝４２．０％（−１．２％）、Ｔ９０＝４２．８％（−０．２％）
測定点４ Ｔ０＝４３．１％（−０．１％）、Ｔ９０＝４２．９％（−０．１％）
ここで、基準測定点１との差の許容値として、絶対値で０．５％以下を設定すると、測定点４については、透過率Ｔ０とＴ９０がともに測定点１から許容値内にあるため、黒欠陥や白欠陥等の欠陥が存在していないと判断することができる。
他方、測定点２の透過率Ｔ９０については、測定点１の透過率Ｔ９０に対して０．６％低く、許容値を超えた差異がある。また、測定点３の透過率Ｔ０についても、測定点１の透過率Ｔ０に対して１．２％低く、許容値を超えた差異がある。このため、測定点２のＹ方向ワイヤグリッドと、測定点３のＸ方向ワイヤグリッドは「不良品」であり、黒欠陥が存在している可能性があると判断できる。
基準点に対する良否判断は３点のみで行ったが、実際にはより多くの測定点に対して検査することが可能である。また、連続的にＸＹステージを走査させて、欠陥有無の面分布を調べることも可能であるため、本発明の判定機構を用いることで、高速に判定することが可能となる。
許容値は、製品の歩留まりと、最終的に得たい製品の性能に応じて決定する。許容値を小さく、即ち基準点との差を小さく設定すれば、高い性能の混在型フィルタのみを選別できるが、製品の歩留まりが低下する。逆に許容値を大きくすれば、製品の歩留まりが向上することとなる。
許容値は、製品の歩留まりと、最終的に得たい製品の性能に応じて決定する。許容値を小さく、即ち基準点との差を小さく設定すれば、高い性能の混在型フィルタのみを選別できるが、製品の歩留まりが低下する。逆に許容値を大きくすれば、製品の歩留まりが向上することとなる。
〔実施例２〕
図５は、実施例２において検査対象とした光学素子の模式図である。本実施例において検査対象とした混在型フィルタ１０には、Ｘ方向ワイヤグリッドのＹ方向ワイヤグリッドの面積比Ａ：Ｂが３：１、すなわち、Ａが７５％、Ｂが２５％の割合にて混在している。検査に用いた検査装置１００は実施例１と同様であるため、その説明を省略する。
図５は、実施例２において検査対象とした光学素子の模式図である。本実施例において検査対象とした混在型フィルタ１０には、Ｘ方向ワイヤグリッドのＹ方向ワイヤグリッドの面積比Ａ：Ｂが３：１、すなわち、Ａが７５％、Ｂが２５％の割合にて混在している。検査に用いた検査装置１００は実施例１と同様であるため、その説明を省略する。
［手順１、２］
図５の測定点１は欠陥がほぼ存在せず、また、ＸＹ方向にてほぼＡｌのライン幅が一定であることが電子線顕微鏡観察により明らかになっているので、この測定点１を基準測定点とする。
測定点１における０°偏光の透過率Ｔ０と９０°偏光の透過率Ｔ９０を検査装置１００によって測定したところ、Ｔ０＝６４．５％、Ｔ９０＝２１．６％であった。従って測定パラメータα１は、
α１＝Ｔ０／Ｔ９０＝（Ａ×Ｔｐ１）／（Ｂ×Ｔｐ２）＝２．９８６１
となる。
図５の測定点１は欠陥がほぼ存在せず、また、ＸＹ方向にてほぼＡｌのライン幅が一定であることが電子線顕微鏡観察により明らかになっているので、この測定点１を基準測定点とする。
測定点１における０°偏光の透過率Ｔ０と９０°偏光の透過率Ｔ９０を検査装置１００によって測定したところ、Ｔ０＝６４．５％、Ｔ９０＝２１．６％であった。従って測定パラメータα１は、
α１＝Ｔ０／Ｔ９０＝（Ａ×Ｔｐ１）／（Ｂ×Ｔｐ２）＝２．９８６１
となる。
測定点１におけるＴｐ１、およびＴｐ２の絶対値は明らかではないもの、α１がＸ方向ワイヤグリッドとＹ方向ワイヤグリッドの面積比とほぼ同等の値（α１≒Ａ／Ｂ＝３）であるので、Ｘ方向ワイヤグリッドのＴＭ透過率とＹ方向ワイヤグリッドのＴＭ透過率は略同等の値であると推測できる。従って、金属ラインのピッチ、ライン高さ、及びライン幅について、何れもＸ方向ワイヤグリッドの製作誤差とＹ方向ワイヤグリッドの製作誤差が、略同等であると判断できる。
上述のように、混在型フィルタを構成するワイヤグリッドは、同一ウェハ内であれば、金属ラインのピッチとライン高さは略一定になり、ライン幅にばらつきが出やすい傾向がある。従って、金属ラインのピッチ及びライン高さが同じであると仮定すると、Ｔｐ１及びＴｐ２は主にライン幅に依存するが、α１≒Ａ／Ｂ＝３であるので、ライン幅に関してもＸ方向ワイヤグリッドとＹ方向ワイヤグリッドでほぼ一定であると推測される。以上のことから、この測定点１を基準測定点として他の測定点との比較を行う。
上述のように、混在型フィルタを構成するワイヤグリッドは、同一ウェハ内であれば、金属ラインのピッチとライン高さは略一定になり、ライン幅にばらつきが出やすい傾向がある。従って、金属ラインのピッチ及びライン高さが同じであると仮定すると、Ｔｐ１及びＴｐ２は主にライン幅に依存するが、α１≒Ａ／Ｂ＝３であるので、ライン幅に関してもＸ方向ワイヤグリッドとＹ方向ワイヤグリッドでほぼ一定であると推測される。以上のことから、この測定点１を基準測定点として他の測定点との比較を行う。
［手順３］
測定点２において０°偏光の透過率Ｔ０と９０°偏光の透過率Ｔ９０を測定した結果、Ｔ０＝６２．５％、Ｔ９０＝２１．０％であり、
α２＝Ｔ０／Ｔ９０＝（Ａ×Ｔｐ１）／（Ｂ×Ｔｐ２）＝２．９７６２
となる。
測定点３において０°偏光の透過率Ｔ０と９０°偏光の透過率Ｔ９０を測定した結果、Ｔ０＝６４．６％、Ｔ９０＝２１．６％であり、
α３＝Ｔ０／Ｔ９０＝（Ａ×Ｔｐ１）／（Ｂ×Ｔｐ２）＝２．９９０７
となる。
測定点４において０°偏光の透過率Ｔ０と９０°偏光の透過率Ｔ９０を測定した結果、Ｔ０＝６４．４％、Ｔ９０＝２１．３％であり、
α４＝Ｔ０／Ｔ９０＝（Ａ×Ｔｐ１）／（Ｂ×Ｔｐ２）＝３．０２３５
となる。
測定点２において０°偏光の透過率Ｔ０と９０°偏光の透過率Ｔ９０を測定した結果、Ｔ０＝６２．５％、Ｔ９０＝２１．０％であり、
α２＝Ｔ０／Ｔ９０＝（Ａ×Ｔｐ１）／（Ｂ×Ｔｐ２）＝２．９７６２
となる。
測定点３において０°偏光の透過率Ｔ０と９０°偏光の透過率Ｔ９０を測定した結果、Ｔ０＝６４．６％、Ｔ９０＝２１．６％であり、
α３＝Ｔ０／Ｔ９０＝（Ａ×Ｔｐ１）／（Ｂ×Ｔｐ２）＝２．９９０７
となる。
測定点４において０°偏光の透過率Ｔ０と９０°偏光の透過率Ｔ９０を測定した結果、Ｔ０＝６４．４％、Ｔ９０＝２１．３％であり、
α４＝Ｔ０／Ｔ９０＝（Ａ×Ｔｐ１）／（Ｂ×Ｔｐ２）＝３．０２３５
となる。
［手順４、５］
測定点１におけるＴ０／Ｔ９０の値（測定パラメータα１）を基準として、測定点２〜４の良品判定を行う。測定点２、３、４におけるＴ０／Ｔ９０の値を（測定パラメータα２、α３、α４）α２、α３、α４とし、測定点１における値との差の絶対値を判定パラメータとして算出すると、以下のようになる。
｜α２−α１｜＝０．００９９
｜α３−α１｜＝０．００４６
｜α４−α１｜＝０．０３７４
ここで、基準点との差の許容値として０．００１以下とすると、すべての測定点で不良と判定できる。また、許容値として０．００３以下とすると、測定点２と３は良品であるが、測定点４は不良品と判定できる。このように、良品と不良品の判定基準は、求める光学特性とのバランスから決定でき、任意に選ぶことができることが本発明の特徴でもある。
なお、本実施例においても実施例１と同様に、透過率比Ｔ０／Ｔ９０の他、透過率Ｔ０とＴ９０を基準値と比較した良否判定を行っても良い。
測定点１におけるＴ０／Ｔ９０の値（測定パラメータα１）を基準として、測定点２〜４の良品判定を行う。測定点２、３、４におけるＴ０／Ｔ９０の値を（測定パラメータα２、α３、α４）α２、α３、α４とし、測定点１における値との差の絶対値を判定パラメータとして算出すると、以下のようになる。
｜α２−α１｜＝０．００９９
｜α３−α１｜＝０．００４６
｜α４−α１｜＝０．０３７４
ここで、基準点との差の許容値として０．００１以下とすると、すべての測定点で不良と判定できる。また、許容値として０．００３以下とすると、測定点２と３は良品であるが、測定点４は不良品と判定できる。このように、良品と不良品の判定基準は、求める光学特性とのバランスから決定でき、任意に選ぶことができることが本発明の特徴でもある。
なお、本実施例においても実施例１と同様に、透過率比Ｔ０／Ｔ９０の他、透過率Ｔ０とＴ９０を基準値と比較した良否判定を行っても良い。
〔実施例３〕
実施例３において検査対象とした光学素子は、実施例２（図５）と同様である。即ち、検査対象とした混在型フィルタ１０には、Ｘ方向ワイヤグリッドのＹ方向ワイヤグリッドの面積比Ａ：Ｂが３：１、すなわち、Ａが７５％、Ｂが２５％の割合にて混在している。また、検査に用いた検査装置１００は実施例１と同様であるため、その説明を省略する。
実施例３において検査対象とした光学素子は、実施例２（図５）と同様である。即ち、検査対象とした混在型フィルタ１０には、Ｘ方向ワイヤグリッドのＹ方向ワイヤグリッドの面積比Ａ：Ｂが３：１、すなわち、Ａが７５％、Ｂが２５％の割合にて混在している。また、検査に用いた検査装置１００は実施例１と同様であるため、その説明を省略する。
検査対象とした混在型フィルタは、多層膜を用いた一次元フォトニック結晶素子である。検査対象試料には、Ｔａ２Ｏ５（五酸化タンタル）とＳｉＯ２（二酸化ケイ素）が交互に積層された多層膜が形成されている。なお、Ｔａ２Ｏ５が高屈折率材料として機能し、ＳｉＯ２が低屈折材料として機能する。
このような混在型フィルタは、石英基板表面にライン状のパターンをあらかじめ用意した後、真空成膜法によりＴａ２Ｏ５とＳｉＯ２を交互に成膜することにより形成できる。即ち、石英基板表面のラインパターンの方向を基準領域ごとに適宜変更することで、Ｘ偏光成分を透過させる第一偏光領域と、Ｙ偏光成分を透過させる第二偏光領域とを所定のパターンにて２次元配置することができる。なお、実施例３において使用した混在型フィルタは、波長６６０ｎｍにて偏光分離機能を示すように各膜厚を調整したものである。
この混在型フィルタに対して、図の４点について透過率の検査を行った。
このような混在型フィルタは、石英基板表面にライン状のパターンをあらかじめ用意した後、真空成膜法によりＴａ２Ｏ５とＳｉＯ２を交互に成膜することにより形成できる。即ち、石英基板表面のラインパターンの方向を基準領域ごとに適宜変更することで、Ｘ偏光成分を透過させる第一偏光領域と、Ｙ偏光成分を透過させる第二偏光領域とを所定のパターンにて２次元配置することができる。なお、実施例３において使用した混在型フィルタは、波長６６０ｎｍにて偏光分離機能を示すように各膜厚を調整したものである。
この混在型フィルタに対して、図の４点について透過率の検査を行った。
［手順１、２］
測定点１は、欠陥が無く、また、ＸＹ方向にてほぼ同様な偏光分離特性を有し、基板におけるライン幅も均一であることが電子線顕微鏡観察により明らかになっている。この測定点において０°偏光の透過率と９０°偏光の透過率は、Ｔ０＝６８．２５％、Ｔ９０＝２２．８２％であり、測定パラメータα１は、
α１＝Ｔ０／Ｔ９０＝（Ａ×Ｔｐ１）／（Ｂ×Ｔｐ２）＝２．９９０８
となる。
測定点１は、欠陥が無く、また、ＸＹ方向にてほぼ同様な偏光分離特性を有し、基板におけるライン幅も均一であることが電子線顕微鏡観察により明らかになっている。この測定点において０°偏光の透過率と９０°偏光の透過率は、Ｔ０＝６８．２５％、Ｔ９０＝２２．８２％であり、測定パラメータα１は、
α１＝Ｔ０／Ｔ９０＝（Ａ×Ｔｐ１）／（Ｂ×Ｔｐ２）＝２．９９０８
となる。
［手順３］
測定点２において０°偏光の透過率と９０°偏光の透過率を測定した結果、Ｔ０＝６８．５１％Ｔ９０＝２２．９３％であり、測定パラメータα２は、
α２＝Ｔ０／Ｔ９０＝（Ａ×Ｔｐ１）／（Ｂ×Ｔｐ２）＝２．９８８８
となる。
測定点３において０°偏光の透過率と９０°偏光の透過率を測定した結果、Ｔ０＝６５．６６％Ｔ９０＝２０．８５％であり、測定パラメータα３は、
α３＝Ｔ０／Ｔ９０＝（Ａ×Ｔｐ１）／（Ｂ×Ｔｐ２）＝３．１４９１
となる。
測定点４において０°偏光の透過率と９０°偏光の透過率を測定した結果、Ｔ０＝６８．２０％Ｔ９０＝２２．８３％であり、測定パラメータα４は、
α４＝Ｔ０／Ｔ９０＝（Ａ×Ｔｐ１）／（Ｂ×Ｔｐ２）＝２．９８７３
となる。
測定点２において０°偏光の透過率と９０°偏光の透過率を測定した結果、Ｔ０＝６８．５１％Ｔ９０＝２２．９３％であり、測定パラメータα２は、
α２＝Ｔ０／Ｔ９０＝（Ａ×Ｔｐ１）／（Ｂ×Ｔｐ２）＝２．９８８８
となる。
測定点３において０°偏光の透過率と９０°偏光の透過率を測定した結果、Ｔ０＝６５．６６％Ｔ９０＝２０．８５％であり、測定パラメータα３は、
α３＝Ｔ０／Ｔ９０＝（Ａ×Ｔｐ１）／（Ｂ×Ｔｐ２）＝３．１４９１
となる。
測定点４において０°偏光の透過率と９０°偏光の透過率を測定した結果、Ｔ０＝６８．２０％Ｔ９０＝２２．８３％であり、測定パラメータα４は、
α４＝Ｔ０／Ｔ９０＝（Ａ×Ｔｐ１）／（Ｂ×Ｔｐ２）＝２．９８７３
となる。
［手順４、５］
測定点１は、欠陥が無く、また、縦横方向にてほぼライン幅が一定であることは既知のため、測定パラメータα１を基準値として、測定点２〜４の良品判定を行う。測定点２〜４におけるＴ０／Ｔ９０の値（測定パラメータα２、α３、α４）から、測定点１における値（測定パラメータα１）を減じた値の絶対値を判定パラメータとして算出すると、以下のようになる。
｜α２−α１｜＝０．００２０
｜α３−α１｜＝０．１５８３
｜α４−α１｜＝０．００３５
ここで、基準点との差の許容値として０．００３以下を設定すると、測定点２は良品と判定でき、測定点３、４は欠陥が生じている、若しくはＴａ２Ｏ５とＳｉＯ２を成膜する際に、膜厚等が設計通りに形成されなかった等の理由により品質が不十分な不良品であると判定できる。
なお、本実施例においても実施例１と同様に、透過率比Ｔ０／Ｔ９０の他、透過率Ｔ０とＴ９０を基準値と比較した良否判定を行っても良い。
測定点１は、欠陥が無く、また、縦横方向にてほぼライン幅が一定であることは既知のため、測定パラメータα１を基準値として、測定点２〜４の良品判定を行う。測定点２〜４におけるＴ０／Ｔ９０の値（測定パラメータα２、α３、α４）から、測定点１における値（測定パラメータα１）を減じた値の絶対値を判定パラメータとして算出すると、以下のようになる。
｜α２−α１｜＝０．００２０
｜α３−α１｜＝０．１５８３
｜α４−α１｜＝０．００３５
ここで、基準点との差の許容値として０．００３以下を設定すると、測定点２は良品と判定でき、測定点３、４は欠陥が生じている、若しくはＴａ２Ｏ５とＳｉＯ２を成膜する際に、膜厚等が設計通りに形成されなかった等の理由により品質が不十分な不良品であると判定できる。
なお、本実施例においても実施例１と同様に、透過率比Ｔ０／Ｔ９０の他、透過率Ｔ０とＴ９０を基準値と比較した良否判定を行っても良い。
〔実施例４〕
図６は、実施例４において検査対象とした光学素子の模式図である。
図６に示す４インチウェハ１３には複数のチップ１５が作製されている。チップ１５は３ｍｍ角の角チップである。チップ１５には、ミクロンオーダの複数の単位領域１１が形成され、夫々の単位領域１１には、Ｘ方向ワイヤグリッド１１ｘ、又はＹ方向ワイヤグリッド１１ｙが形成されている。即ち、チップ１５は、上述の混在型フィルタ１０と実質的には同一である。なお、チップ１５は、Ｘ方向ワイヤグリッド１１ｘとＹ方向ワイヤグリッド１１ｙが市松模様状に配置された混在型フィルタであり、Ｘ方向とＹ方向とのワイヤグリッドの面積比Ａ：Ｂが１：１である。
本実施例においては、ウェハ１３を図２に示す測定対象ＳとしてＸＹステージ１１７に設置し、それぞれのチップ１５に対して良否判定を実施した。検査光がそれぞれのチップ１５の中心に照射されるように、ステージ駆動部１１９を制御部１３１のステージ駆動手段によって制御した。
なお、検査に用いた検査装置１００は実施例１と同様であるため、その説明を省略する。
本実施例では、良否判定の結果、３６個のチップ１５から、良品３４個、不良品２個を判別することができた。
図６は、実施例４において検査対象とした光学素子の模式図である。
図６に示す４インチウェハ１３には複数のチップ１５が作製されている。チップ１５は３ｍｍ角の角チップである。チップ１５には、ミクロンオーダの複数の単位領域１１が形成され、夫々の単位領域１１には、Ｘ方向ワイヤグリッド１１ｘ、又はＹ方向ワイヤグリッド１１ｙが形成されている。即ち、チップ１５は、上述の混在型フィルタ１０と実質的には同一である。なお、チップ１５は、Ｘ方向ワイヤグリッド１１ｘとＹ方向ワイヤグリッド１１ｙが市松模様状に配置された混在型フィルタであり、Ｘ方向とＹ方向とのワイヤグリッドの面積比Ａ：Ｂが１：１である。
本実施例においては、ウェハ１３を図２に示す測定対象ＳとしてＸＹステージ１１７に設置し、それぞれのチップ１５に対して良否判定を実施した。検査光がそれぞれのチップ１５の中心に照射されるように、ステージ駆動部１１９を制御部１３１のステージ駆動手段によって制御した。
なお、検査に用いた検査装置１００は実施例１と同様であるため、その説明を省略する。
本実施例では、良否判定の結果、３６個のチップ１５から、良品３４個、不良品２個を判別することができた。
以上説明した実施例においては、検査対象となる混在型フィルタとして、ワイヤグリッド素子と、多層膜による一次元フォトニック結晶とを挙げたが、本明細書に記載した検査方法は、０°偏光と９０°偏光を透過させる領域が所定の面積比にて配置されたその他の種類の光学素子を検査対象とすることができる。例えば、ホウケイ酸ガラスに銀楕円体粒子を含む偏光子を検査対象とすることができる。また、光学素子の基板は、石英基板、ホウケイ酸ガラス基板、ＢＫ７等ガラス基板だけではなく、透明な樹脂フィルムの場合であってもよい。
１０…混在型フィルタ、１１…単位領域、１１ｘ…Ｘ方向ワイヤグリッド、１１ｙ…Ｙ方向ワイヤグリッド、１３…ウェハ、１５…チップ、１００…検査装置、１１０…光学系、１１１…光源、１１３…ビームエキスパンダ、１１５…ピンホール、１１７…ＸＹステージ、１１９…ステージ駆動部、１２１…検光子、１２３…検光子回転装置、１２５…回転装置駆動部、１２７…検出器、１３０…処理装置、１３１…制御部、１３３…記憶部、１３５…記憶部、１３７…キーボード、１３９…マウス、Ｓ…測定対象
Claims (8)
- 入射した光の第一の偏光成分を透過させる第一偏光領域と、前記入射した光の第二の偏光成分を透過させる第二偏光領域と、が所定の面積比にて２次元配置された光学素子の検査方法であって、
前記第一偏光領域と前記第二偏光領域よりも十分に大きい照射領域を有する検査光を前記光学素子に照射して、前記光学素子を透過した前記検査光の第一の偏光成分の強度を検出する第一の検出工程と、
前記検査光を前記光学素子に照射して、前記光学素子を透過した前記検査光の第二の偏光成分の強度を検出する第二の検出工程と、
前記第一の検出工程において検出された前記検査光の前記第一の偏光成分の強度から、前記第一の偏光成分の透過率を算出する第一の透過率算出工程と、
前記第二の検出工程において検出された前記検査光の前記第二の偏光成分の強度から、前記第二の偏光成分の透過率を算出する第二の透過率算出工程と、
前記第一の透過率算出工程において算出された前記第一の偏光成分の透過率と、前記第二の透過率算出工程において算出された前記第二の偏光成分の透過率と、から透過率比を算出する透過率比算出工程と、
前記透過率比算出工程において算出された前記透過率比から前記面積比に応じた所定の基準値を減じた値の絶対値が所定の範囲内にある場合に、前記光学素子が良品であると判定する良否判定工程と、
を有することを特徴とする光学素子の検査方法。 - 前記第一偏光領域が透過させる偏光成分と、前記第二偏光領域が透過させる偏光成分と、が直交することを特徴とする請求項１に記載の光学素子の検査方法。
- 前記良品判定工程は、前記透過率比を前記面積比にて除した値が、近似的に前記第一偏光領域を透過した前記検査光の前記第一の偏光成分と前記第二偏光領域を透過した前記検査光の前記第二の偏光成分との比であるＴＭ透過率比となることを利用することを特徴とする請求項１又は２に記載の光学素子の検査方法。
- 入射した光の第一の偏光成分を透過させる第一偏光領域と、入射した光の第二の偏光成分を透過させる第二偏光領域と、が所定の面積比にて２次元配置された光学素子の検査装置であって、
前記光学素子の前記第一偏光領域と前記第二偏光領域よりも十分に大きい領域に対して検査光を照射するための光源と、
前記光源から前記検査光を前記光学素子に照射して、前記光学素子を透過した前記検査光の第一の偏光成分の強度を検出する第一の検出手段と、
前記光源から前記検査光を前記光学素子に照射して、前記光学素子を透過した前記検査光の第二の偏光成分の強度を検出する第二の検出手段と、
前記第一の検出手段によって検出された前記検査光の前記第一の偏光成分の強度から、前記第一の偏光成分の透過率を算出する第一の透過率算出手段と、
前記第二の検出手段によって検出された前記検査光の前記第二の偏光成分の強度から、前記第二の偏光成分の透過率を算出する第二の透過率算出手段と、
前記第一の透過率算出手段によって算出された前記第一の偏光成分の透過率と、前記第二の透過率算出手段によって算出された前記第二の偏光成分の透過率と、から透過率比を算出する透過率比算出手段と、
前記透過率比算出手段によって算出された前記透過率比から前記面積比に応じた所定の基準値を減じた値の絶対値が所定の範囲内にある場合に、前記光学素子が良品であると判定する良否判定手段と、
を有することを特徴とする光学素子の検査装置。 - 前記第一偏光領域が透過させる偏光成分と、前記第二偏光領域が透過させる偏光成分と、が直交することを特徴とする請求項４に記載の光学素子の検査装置。
- 前記良品判定工程は、前記透過率比を前記面積比にて除した値が、近似的に前記第一偏光領域を透過した前記検査光の前記第一の偏光成分と前記第二偏光領域を透過した前記検査光の前記第二の偏光成分との比であるＴＭ透過率比となることを利用することを特徴とする請求項４又は５に記載の光学素子の検査装置。
- 前記検査光の光強度を前記照射領域内において均一にする光強度平均化手段を前記光学素子の前段に備えたことを特徴とする請求項４乃至６の何れか一項に記載の光学素子の検査装置。
- 前記光源は、単波長の検査光を照射する光源であることを特徴とする請求項４乃至７の何れか一項に記載の光学素子の検査装置。
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