JP6804260B2 - 検査装置および変位量検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、検査装置および変位量検出方法に関する。

従来から、ウェハに転写すべきパターンを有するマスクの検査装置には、多くの光学素子が備えられていた。この光学素子の中には、検査装置内に固定されている光学素子と、変倍レンズや偏光子等の検査装置内において可動の光学素子とが存在する。可動の光学素子は、モータ等の駆動装置で駆動される。

特開２０１１−２５７１６４号公報

しかしながら、従来の検査装置では、光学素子の駆動装置が熱源となって検査装置の光学系内の雰囲気中に温度差が生じることで、空気揺らぎと呼ばれる雰囲気中の屈折率の時間的な変化が生じていた。また、深紫外光を使用する検査装置では、深紫外光の透過率を確保するために雰囲気中に窒素を供給するが、この窒素と雰囲気との温度差によっても、駆動装置の場合と同様に空気揺らぎが生じていた。空気揺らぎは、パターンの欠陥の検査精度を悪化させる要因となり得る。このため、空気揺らぎに起因する検査精度の誤差を未然に補正できるように、空気揺らぎによる光すなわち像の変位量を確実に検出することが求められる。

本発明の目的は、空気揺らぎによる光の変位量を確実に検出できる検査装置および変位量検出方法を提供することにある。

本発明の一態様である検査装置は、
光源からの光を検査対象側に反射させて検査対象に照明し、かつ検査対象から反射された反射照明光を透過させる反射透過部材を有する反射照明光学系と、
光源からの光を検査対象に照明し、検査対象を透過させる透過照明光学系と、 反射透過部材を透過した反射照明光に基づく検査対象の光学画像を検出する第１ＴＤＩセンサと、
検査対象および反射透過部材を透過した透過照明光に基づく検査対象の光学画像を検出する第２ＴＤＩセンサと、
反射照明光学系の光源と反射透過部材との間に配置され、反射透過部材への光源からの光の一部を、第１パターンを有する第１パターン光に整形する光整形部と、
反射照明光学系の反射透過部材と検査対象との間に配置され、反射透過部材により検査対象へ反射された光に含まれる第１パターン光を、所定の反射率で反射透過部材側に反射させ、かつ反射透過部材を透過させて第２ＴＤＩセンサ側に導く反射部材と、
反射透過部材と第２ＴＤＩセンサとの間に配置され、反射透過部材を透過した第１パターン光を、第１パターンの一部が欠落した第２パターンを有する第２パターン光として部分的に透過させる第１スリットが設けられたスリット部材と、
第２ＴＤＩセンサにおけるセンサ面のうち透過照明光に基づく検査対象の光学画像を検出する投影部とは異なる投影部で受光された第２パターン光の検出信号に基づいて第２パターン光の変位量を検出する変位量検出回路と、を備えるものである。

上述の検査装置において、光整形部は、反射照明光学系の視野を制限する視野絞りに設けられた第２スリットであってもよい。

上述の検査装置において、
第１スリットは、光軸に直交する第１方向に延伸し、かつ、第１パターン光を部分的に透過するように光軸および第１方向に直交する第２方向において第１パターン光より狭い幅を有し、
第１パターン光は、スリット部材への投影状態において第１方向に直交かつ第２方向に平行となる第１部分と、投影状態において第１方向および第２方向に対して傾斜する第２部分とを有してもよい。

上述の検査装置において、第１方向に対する第２部分の傾斜角は４５°以下であってもよい。

本発明の一態様である変位量検出方法は、
光源からの光を検査対象側に反射させて検査対象に照明し、かつ検査対象から反射された反射照明光を透過させる反射透過部材を有する反射照明光学系と、光源からの光を検査対象に照明し、検査対象を透過させる透過照明光学系と、反射透過部材を透過した反射照明光に基づく検査対象の光学画像を検出する第１ＴＤＩセンサと、検査対象および反射透過部材を透過した透過照明光に基づく検査対象の光学画像を検出する第２ＴＤＩセンサとを備える検査装置において、空気揺らぎによる光の変位量を検出する変位量検出方法であって、
反射照明光学系の光路内において、光源からの光を、光源と反射透過部材との間に配置された光整形部に照明し、光源からの光の一部を、第１パターンを有する第１パターン光に整形する工程と、
反射照明光学系の光路内において、第１パターン光を、反射透過部材と検査対象との間に配置された反射部材に照射し、反射部材により所定の反射率で反射された第１パターン光を反射透過部材に透過させて第２ＴＤＩセンサ側に導く工程と、
反射部材により反射された第１パターン光を、反射透過部材と第２ＴＤＩセンサとの間に配置されたスリット部材に照明し、第１パターンの一部が欠落した第２パターンを有する第２パターン光を整形する工程と、
第２パターン光を、第２ＴＤＩセンサにおけるセンサ面のうち透過照明光に基づく光学画像を検出する投影部とは異なる投影部で検出し、この検出信号に基づき第２パターン光の変位量を検出する工程と、を備えるものである。

本発明によれば、空気揺らぎによる光の変位量を確実に検出できる。

本実施形態のマスク検査装置を示す図である。 図２（ａ）は、本実施形態のマスク検査装置において、パターン投影部を有する透過光検出センサを示す図であり、図２（ｂ）は、パターン投影部の入射側に配置されたスリット部材を示す図であり、図２（ｃ）は、スリット部材に投影された第１パターン光およびその一部の第２パターン光を示す図である。 本実施形態のマスク検査装置において、スリット部材に投影された第１パターン光およびその一部の第２パターン光を示す拡大図である。 図４（ａ）は、本実施形態の変位量検出方法において、空気揺らぎが無いときのスリット部材への第１パターン光の投影状態を示す図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）に対応するパターン投影部の検出信号を示す波形図であり、図４（ｃ）は、図４（ｂ）に対応するパターンピッチを示す図である。 図５（ａ）は、本実施形態の変位量検出方法において、空気揺らぎが有るときのスリット部材への第１パターン光の投影状態を示す図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）に対応するパターン投影部の検出信号を示す波形図であり、図５（ｃ）は、図５（ｂ）に対応するパターンピッチを示す図である。 図６（ａ）は、本実施形態の第１の変形例のマスク検査装置において、パターン投影部の入射側に配置されたスリット部材を示す図であり、図６（ｂ）は、スリット部材に投影された第１パターン光およびその一部の第２パターン光を示す図である。 図７（ａ）は、本実施形態の第２の変形例のマスク検査装置において、パターン投影部の入射側に配置されたスリット部材を示す図であり、図７（ｂ）は、スリット部材に投影された第１パターン光およびその一部の第２パターン光を示す図である。 図８（ａ）は、本実施形態の第２の変形例の変位量検出方法において、空気揺らぎが無いときのスリット部材への第１パターン光の投影状態を示す図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）に対応するパターン投影部の検出信号を示す波形図であり、図８（ｃ）は、図８（ｂ）に対応するパターンピッチを示す図である。 図９（ａ）は、本実施形態の第２の変形例の変位量検出方法において、空気揺らぎが有るときのスリット部材への第１パターン光の投影状態を示す図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）に対応するパターン投影部の検出信号を示す波形図であり、図９（ｃ）は、図９（ｂ）に対応するパターンピッチを示す図である。

以下、図面を参照して本発明に係る実施形態を説明する。本実施形態は、本発明を限定するものではない。

（マスク検査装置１）
図１は、本実施形態のマスク検査装置１を示す図である。図１に示すように、マスク検査装置１は、光源２１を含む共通照明系２と、第１検出器の一例である反射検出センサ３１と、第２検出器の一例である透過検出センサ３２とを備える。

共通照明系２は、光源２１と、光源２１の出射側に配置されたλ／２板２２とを有している。光源２１は、検査対象の一例としてのパターンを有するマスク４に向けて、光源２１からの光の一例である直線偏光のレーザ光（以下、単に光ともいう）を出射する。光源２１の光は、例えば、波長２００ｎｍ〜３５０ｎｍの深紫外光である。光源２１の光は、波長２００ｎｍ以下の真空紫外光であってもよい。深紫外光を用いる場合、マスク検査装置１の光学系の雰囲気中には、深紫外光の透過率を確保するために図示しない窒素供給装置によって窒素を供給することが望ましい。光源２１の光は、深紫外光以外の光であってもよい。λ／２板２２は、光源２１から出射された直線偏光を回転させて出射させる。

反射検出センサ３１は、共通照明系２からの光をマスク４で反射させた反射照明光を受光し、受光された反射照明光に基づいてマスク４の光学画像を検出する。透過検出センサ３２は、共通照明系２からの光をマスク４で透過させた透過照明光を受光し、受光された透過照明光に基づいてマスク４の光学画像を検出する。反射検出センサ３１および透過検出センサ３２で検出されたマスク４の光学画像は、図示しない欠陥検査用の回路によってマスク４のパターンの欠陥の検査に用いられる。反射検出センサ３１および透過検出センサ３２は、いずれもＴＤＩ(Time Delay Integration)センサであってもよい。ＴＤＩセンサを用いることで、光学画像を高精度に検出できる。

また、マスク検査装置１は、共通照明系２と反射検出センサ３１とを結ぶ光路上に、光の進行方向に向かって順に、反射照明光学系５と、反射検出光学系６とを備える。反射照明光学系５は、共通照明系２からの光をマスク４の主面に平行光で導き、反射照明光でマスク４を照明する光学系である。図示されている例において、マスク４の主面は、マスク４の検査対象面すなわちパターンを有する下面である。反射検出光学系６は、反射照明光を反射検出センサ３１に導く光学系である。

また、マスク検査装置１は、共通照明系２と透過検出センサ３２とを結ぶ光路上に、光の進行方向に向かって順に、透過照明光学系７と、透過検出光学系８とを備える。透過照明光学系７は、共通照明系２からの光をマスク４の主面に平行光で導き、透過照明光でマスク４を照明する光学系である。透過検出光学系８は、透過照明光を透過検出センサ３２に導く光学系である。

（反射照明光学系５）
反射照明光学系５は、光の進行方向に向かって順に、第１ビームスプリッタ５１と、反射照明第１レンズ５２と、反射照明第２レンズ５３と、反射照明第３レンズ５４と、視野絞り５５と、反射照明第４レンズ５６と、反射透過部材の一例である第２ビームスプリッタ５７と、第１対物レンズ５８とを備える。第１ビームスプリッタ５１は、例えば、偏光ビームスプリッタである。第２ビームスプリッタ５７は、例えば、偏光ビームスプリッタである。第２ビームスプリッタ５７は、ハーフミラーであってもよい。第２ビームスプリッタ５７が偏光ビームスプリッタである場合、図１に示すように、直後にλ／４板５９を配置する。

共通照明系２のλ／２板２２を回転させて光源２１から出射された直線偏光の偏光方向を回転させることで、第１ビームスプリッタ５１は、共通照明系２から入射した光のうち、一部の光を反射照明第１レンズ５２側に透過させ、他の一部の光を透過照明光学系７側に反射させる。図１に示すように、第１偏光ビームスプリッタ５１の反射方向は透過方向に直交していてもよい。

反射照明第１レンズ５２は、正のパワーを有し、瞳共役Ａ１の位置が反射照明第１レンズ５２の前側焦点位置となるように配置されている。第１ビームスプリッタ５１は、瞳共役Ａ１と反射照明第１レンズ５２との間に配置されている。

反射照明第２レンズ５３は、正のパワーを有し、反射照明第１レンズ５２の後側焦点位置に反射照明第２レンズ５３の前側焦点位置が一致するように配置されている。

反射照明第３レンズ５４は、正のパワーを有し、反射照明第２レンズ５３の後側焦点位置に反射照明第３レンズ５４の前側焦点位置が一致するように配置されている。

視野絞り５５は、反射照明第３レンズ５４の後側焦点位置に配置されている。視野絞り５５は、反射照明第３レンズ５４を透過した共通照明系２からの光のうち一部の光を反射照明第４レンズ５６側に透過させることで、反射照明光学系５の視野を制限する。

反射照明第４レンズ５６は、正のパワーを有し、視野絞り５５が反射照明第４レンズ５６の前側焦点位置となるように配置されている。瞳位置Ａ３は反射照明第４レンズ５６の後側焦点位置となるように配置されている。

第２ビームスプリッタ５７は、反射照明第４レンズ５６を透過した共通照明系２からの光を第１対物レンズ５８側すなわちマスク４側に反射させる。第２ビームスプリッタ５７が偏光ビームスプリッタの場合、反射照明第４レンズ５６を透過したＳ偏光の光は、第１対物レンズ５８側すなわちマスク４側に反射される。反射された光は、その偏光方向に対して４５°光学軸の方向を回転させて配置されたλ／４板５９を透過する事で、直線偏光から円偏光となって、第１対物レンズ５８に入射する。

第１対物レンズ５８は、正のパワーを有し、瞳位置Ａ３が前側焦点位置となるように配置されている。第１対物レンズ５８は、第２ビームスプリッタ５７で反射された共通照明系２からの光をマスク４の主面に照射する。

マスク４の主面に照射された共通照明系２からの光（円偏光）は、マスク４のパターンを反映した反射照明光としてマスク４で反射される。反射照明光は、第１対物レンズ５８およびλ／４板５９を透過することでＰ偏光となったうえで、第２ビームスプリッタ５７を透過して、反射検出光学系６に入射する。

（反射検出光学系６）
反射検出光学系６は、光の進行方向に向かって順に、検出チューブレンズ６１と、反射検出ミラー６２と、反射検出第１レンズ６３と、反射検出第２レンズ６４とを備える。

検出チューブレンズ６１は、正のパワーを有し、第２ビームスプリッタ５７を透過した反射照明光を収束させて反射検出ミラー６２側に透過させる。反射検出ミラー６２は、検出チューブレンズ６１を透過した反射照明光を反射検出第１レンズ６３側に反射させる。図１に示すように、反射検出ミラー６２の反射方向は、入射方向に直交していてもよい。

反射検出第１レンズ６３は、正のパワーを有し、反射検出第１レンズ６３の前側焦点位置が検出チューブレンズ６１の後側焦点位置と一致するように配置されている。反射検出第１レンズ６３は、反射検出ミラー６２で反射された反射照明光をコリメートさせて反射検出第２レンズ６４側に透過させる。

反射検出第２レンズ６４は、正のパワーを有し、反射検出第１レンズ６３を透過した反射照明光を収束させて反射検出センサ３１側に結像させる。反射検出第２レンズ６４を透過した反射照明光は、反射検出センサ３１で受光され、光学画像の検出に用いられる。

（透過照明光学系７）
透過照明光学系７は、光の進行方向に向かって順に、反射照明光学系５と兼用の第１ビームスプリッタ５１と、透過照明第１レンズ７１と、透過照明第１ミラー７２と、透過照明第２レンズ７３と、λ／４板７８と、透過照明第３レンズ７４と、透過照明第２ミラー７５と、透過照明第４レンズ７６と、コンデンサレンズ７７とを備える。

透過照明第１レンズ７１は、正のパワーを有し、第１ビームスプリッタ５１で反射された共通照明系２からの光を収束させて透過照明第１ミラー７２側に透過させる。透過照明第１ミラー７２は、透過照明第１レンズ７１を透過した共通照明系２からの光を透過照明第２レンズ７３側に反射させる。図１に示すように、透過照明第１ミラー７２の反射方向は入射方向に直交していてもよい。透過照明第２レンズ７３は、正のパワーを有し、透過照明第１ミラー７２で反射された共通照明系２からの光をコリメートして透過照明第３レンズ７４側に透過させる。透過照明第２レンズ７３を透過した光は、λ／４板７８を透過することで円偏光に変換されたうえで、透過照明第３レンズ７４に入射する。

透過照明第３レンズ７４は、正のパワーを有し、透過照明第２レンズ７３でコリメートされた共通照明系２からの光を収束させて透過照明第２ミラー７５側に透過させる。透過照明第２ミラー７５は、透過照明第３レンズ７４を透過した共通照明系２からの光を透過照明第４レンズ７６側に反射させる。図１に示すように、透過照明第２ミラー７５の反射方向は入射方向に直交していてもよい。透過照明第４レンズ７６は、負のパワーを有し、透過照明第２ミラー７５で反射された共通照明系２からの光を発散させてコンデンサレンズ７７側に透過させる。コンデンサレンズ７７は、正のパワーを有し、透過照明第４レンズ７６を透過した共通照明系２からの光を収束させてマスク４の主面に照射する。マスク４の厚み誤差を補正するため、透過照明第４レンズ７６は前後に移動可能な構造となっている。

マスク４の主面に照射された共通照明系２からの光は、マスク４のパターンを反映した透過照明光としてマスク４を透過する。透過照明光は、第１対物レンズ５８、λ／４板５９および第２ビームスプリッタ５７を順に透過した後に、透過検出光学系８に入射する。

（透過検出光学系８）
透過検出光学系８は、光の進行方向に向かって順に、反射検出光学系６と兼用の検出チューブレンズ６１と、透過検出ミラー８１と、透過検出第１レンズ８２と、透過検出第２レンズ８３とを備える。

検出チューブレンズ６１は、第２ビームスプリッタ５７を透過した透過照明光を収束させて透過検出ミラー８１側に透過させる。透過検出ミラー８１は、検出チューブレンズ６１を透過した透過照明光を透過検出第１レンズ８２側に反射させる。透過検出ミラー８１の側方を反射照明光が素通りできるように、透過検出ミラー８１の光軸側の一端は、ほぼ光軸上に位置している。図１に示すように、透過検出ミラー８１の反射方向は、反射検出ミラー６２の反射方向と同方向となるように、入射方向に直交していてもよい。

透過検出第１レンズ８２は、正のパワーを有し、透過検出第１レンズ８２の前側焦点位置が検出チューブレンズ６１の後側焦点位置と一致するように配置されている。透過検出第１レンズ８２は、透過検出ミラー８１で反射された透過照明光をコリメートさせて透過検出第２レンズ８３側に透過させる。透過検出第２レンズ８３は、正のパワーを有し、透過検出第１レンズ８２を透過した透過照明光を収束させて透過検出センサ３２側に結像させる。透過検出第２レンズ８３を透過した透過照明光は、透過検出センサ３２で受光され、光学画像の検出に用いられる。

なお、図１の矢印Ａ１〜Ａ６は、各光学系５、６、７、８のレンズの瞳位置を示したものである。また、図１の矢印ａは、視野絞り５５の出射側近傍に仮定した物体と、その像を示したものである。

図２（ａ）は、本実施形態のマスク検査装置１において、パターン投影部３２１を有する透過光検出センサ３２を示す図である。図２（ｂ）は、パターン投影部３２１の入射側に配置されたスリット部材１０を示す図である。図２（ｃ）は、スリット部材１０に投影された第１パターン光Ｌ１およびその一部の第２パターン光Ｌ２を示す図である。

上記構成に加えて、更に、マスク検査装置１は、空気揺らぎによる光の変位量の一例である第２パターン光Ｌ２の変位量を検出する構成を備える。具体的には、図１および図２（ａ）〜図２（ｃ）に示すように、マスク検査装置１は、光整形部の一例である第２スリット５５１と、反射部材９と、スリット部材１０と、パターン投影部３２１と、変位量検出回路１１とを備える。

（第２スリット５５１）
第２スリット５５１は、第２ビームスプリッタ５７の入射側の反射照明光学系５の光路内に配置されている。第２スリット５５１は、共通照明系２からの光の一部を、第１パターンを有する第１パターン光Ｌ１（図２（ｃ）参照）に整形する。

図１の例において、第２スリット５５１は、視野絞り５５に設けられている。具体的には、第２スリット５５１は、視野絞り５５における開口部の周辺に、第１パターンの形状で設けられている。第２スリット５５１は、共通照明系２からの光の一部を透過することで第１パターン光Ｌ１を整形する。視野絞り５５に第２スリット５５１を設けることで、第１パターン光Ｌ１を整形するための視野絞り５５と別体の光学部品を要しないので、部品点数を抑えることができる。

なお、第２スリット５５１の位置は、反射照明光学系５の光路内のマスク４に共役な位置であれば、視野絞り５５以外の位置であってもよい。

（反射部材９）
反射部材９は、第２ビームスプリッタ５７の出射側の反射照明光学系５の光路内に配置されている。反射部材９は、第２ビームスプリッタ５７でマスク４側に反射された共通照明系２からの光に含まれる第１パターン光Ｌ１を、所定の反射率で第２ビームスプリッタ５７側に反射させる。反射部材９の反射率の具体的な態様は特に限定されず、例えば、４．７％程度であってもよい。

図１の例において、反射部材９は、反射照明光学系５の光軸に対して直交状態から所定の傾斜角で傾斜した平板形状を有している。反射部材９が傾斜していることで、簡易な構成によって、反射部材９で反射された第１パターン光Ｌ１を、反射照明光および透過照明光と異なる方向に進行させてスリット部材１０に導くことができる。

反射部材９の製造方法は特に限定されず、例えば、透明基板における第２ビームスプリッタ５７側の第１面とマスク４側の第２面のうち、第２面のみに反射防止コートを設けることで製造してもよい。

（スリット部材１０）
図３は、本実施形態のマスク検査装置１において、スリット部材１０に投影された第１パターン光Ｌ１およびその一部の第２パターン光Ｌ２を示す拡大図である。

スリット部材１０は、透過検出第２レンズ８３と透過検出センサ３２との間の透過検出光学系８の光路内に配置されている。図１、図２（ａ）〜図２（ｃ）の例において、スリット部材１０は、透過検出センサ３２の入射側の近傍位置に、パターン投影部３２１に面するように配置されている。

図２（ｂ）および図３に示すように、本実施形態のスリット部材１０は、第１スリット１０１が設けられた平板状の遮光板１００である。第１スリット１０１は、反射部材９で反射された後に第２ビームスプリッタ５７を透過した第１パターン光Ｌ１を、第１パターンの一部を欠落した第２パターンを有する第２パターン光Ｌ２として部分的に透過する。

図３に示すように、第１スリット１０１は、透過検出光学系８の光軸に直交する第１方向の一例であるＹ軸方向に延伸している。また、第１スリット１０１は、第１パターン光Ｌ１を部分的に透過するように、透過検出光学系８の光軸およびＹ軸方向に直交するＸ軸方向すなわち第２方向において、第１パターン光Ｌ１より狭い幅を有する。

また、図３に示すように、第１パターン光Ｌ１は、スリット部材１０への投影状態においてＹ軸方向に直交かつＸ軸方向に平行となる第１部分Ｌ１１と、スリット部材１０への投影状態においてＹ軸方向およびＸ軸方向に対して傾斜する第２部分Ｌ１２とを有する。

図３の例において、第１パターン光Ｌ１は、第１部分Ｌ１１と第２部分Ｌ１２とがＹ方向に沿って交互に繰り返し接続された一体形状を有している。第１パターン光Ｌ１がＹ軸方向に直交する第１部分Ｌ１１を有することで、第２パターン光Ｌ２のＹ軸方向の変位量を、第２パターン光Ｌ２に含まれる第１部分Ｌ１１のＹ軸方向の変位量として簡便かつ確実に検出できる。また、第１パターン光Ｌ１がＹ軸方向に対して傾斜する第２部分Ｌ１２を有することで、第２パターン光Ｌ２のＸ軸方向の変位量を、第２パターン光Ｌ２に含まれる第１部分Ｌ１１と第２部分Ｌ１２との間隔の変位に基づいて簡便かつ確実に検出できる。

Ｙ軸方向に対する第２部分Ｌ１２の傾斜角θ（図３参照）は、０°より大きく、４５°以下であることが望ましい。傾斜角θを４５°以下にすることで、後述する検出信号のピッチ（図４（ｃ）参照）を大きくとって、検出可能な変位量の範囲を大きくすることができる。

（パターン投影部３２１）
図２（ａ）に示すように、パターン投影部３２１は、透過検出センサ３２における光の投影部すなわちセンサ面のうち、透過照明光の投影部と異なる投影部である。図２（ａ）の例において、パターン投影部３２１は、透過検出センサ３２のＹ軸方向の一端に設けられている。

パターン投影部３２１には、スリット部材１０を透過した第２パターン光Ｌ２が入射する。透過検出センサ３２は、パターン投影部３２１に入射した第２パターン光Ｌ２を、透過照明光とは独立して検出する。そして、透過検出センサ３２は、検出された第２パターン光Ｌ２の変位量に応じた検出信号を出力する。

（変位量検出回路１１）
変位量検出回路１１は、透過検出センサ３２の検出信号に基づいて、第２パターン光Ｌ２の変位量を検出する。

例えば、変位量検出回路１１は、第２パターン光Ｌ２に含まれる第１部分Ｌ１１の検出信号のＹ軸方向への変位量を、第２パターン光Ｌ２のＹ軸方向の変位量として簡便に検出できる。

また、変位量検出回路１１は、例えば、第２パターン光Ｌ２に含まれる第１部分Ｌ１１の検出波形と第２部分Ｌ１２の検出波形とのピッチの変化量と、第２部分Ｌ１２の傾斜角θの正接ｔａｎθとの積を、第２パターン光Ｌ２のＸ軸方向の変位量として簡便に検出できる。

なお、図１のマスク検査装置１から、透過照明光学系７を省略してもよい。この場合であっても、光学系８および検出センサ３２を第２パターン光Ｌ２の検出に機能させることができるので、第２パターン光Ｌ２の変位量を検出できる。

また、変位量検出回路１１で検出された変位量に基づく誤差の補正方法の具体的な態様は特に限定されない。例えば、マスク検査装置１は、変位量に応じたオフセット量で光学画像の座標をオフセットしてもよい。

（変位量検出方法）
次に、図１のマスク検査装置１を適用した本実施形態の変位量検出方法について説明する。なお、以下では、第２パターン光Ｌ２の変位量の検出についてのマスク検査装置１の動作例のみを説明し、パターンの欠陥検査についての動作例の説明は省略する。

図１のマスク検査装置１において、先ず、視野絞り５５の外縁に設けられた第２スリット５５１は、反射照明光学系５に入射した共通照明系２からの光の一部を透過することで、第１パターン光Ｌ１を整形する。第２スリット５５１を透過した第１パターン光Ｌ１は、第１パターン光Ｌ１以外の共通照明系２からの光とともに反射照明第４レンズ５６でコリメートされた後に、第２ビームスプリッタ５７に入射する。

次いで、第２ビームスプリッタ５７は、入射した第１パターン光Ｌ１をマスク４側に反射させる。第２ビームスプリッタ５７が偏光ビームスプリッタの場合、Ｓ偏光で入射した第１パターン光Ｌ１をマスク４側に反射させる。更にλ／４板５９を透過する事で、第１パターン光Ｌ１は円偏光となる。

次いで、反射部材９は、第２ビームスプリッタ５７でマスク４側に反射された円偏光となった第１パターン光Ｌ１を、所定の反射率で第２ビームスプリッタ５７側に反射される。このとき、λ／４板５９を再度透過する事から、第１パターン光Ｌ１はＰ偏光となり、第２ビームスプリッタ５７を透過する事ができる。第２ビームスプリッタ５７を透過した第１パターン光Ｌ１は、検出チューブレンズ６１を透過した後に、透過検出ミラー８１で反射される。透過検出ミラー８１で反射された第１パターン光Ｌ１は、透過検出第１レンズ８２および透過検出第２レンズ８３を順に透過した後にスリット部材１０に入射する。

次いで、スリット部材１０に設けられた第１スリット１０１は、入射した第１パターン光Ｌ１の一部の第２パターン光Ｌ２を透過させる。一方、第１スリット１０１の外側の第１パターン光Ｌ１は、遮光板１００において遮光される。スリット部材１０を透過した第２パターン光Ｌ２は、透過検出センサ３２のパターン投影部３２１で受光される。

そして、透過検出センサ３２は、パターン投影部３２１で受光された第２パターン光Ｌ２を電気信号に変換することで第２パターン光Ｌ２を検出する。このとき、透過検出センサ３２は、第２パターン光Ｌ２の変位量に応じた検出信号を出力する。

図４（ａ）は、本実施形態の変位量検出方法において、空気揺らぎが無いときのスリット部材１０への第１パターン光Ｌ１の投影状態を示す図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）に対応するパターン投影部３２１の検出信号を示す波形図である。図４（ｃ）は、図４（ｂ）に対応するパターンピッチを示す図である。

図５（ａ）は、本実施形態の変位量検出方法において、空気揺らぎが有るときのスリット部材１０への第１パターン光Ｌ１の投影状態を示す図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）に対応するパターン投影部３２１の検出信号を示す波形図である。図５（ｃ）は、図５（ｂ）に対応するパターンピッチを示す図である。

図４（ａ）および図５（ａ）に示すように、空気揺らぎが無い場合と有る場合とでは、第２パターン光Ｌ２の投影状態が異なる。具体的には、空気揺らぎが無い場合と有る場合とでは、第２パターン光Ｌ２に含まれる第１部分Ｌ１１と、第２パターン光Ｌ２に含まれる第２部分Ｌ１２とのＹ軸方向の間隔が異なる。

すなわち、図４（ｂ）および図５（ｂ）に示すように、空気揺らぎが無い場合と有る場合とでは、第２パターン光Ｌ２の検出信号の波形が異なる。具体的には、空気揺らぎが無い場合と有る場合とでは、第２パターン光Ｌ２に含まれる第１部分Ｌ１１の検出波形ＷＦ１と、第２パターン光Ｌ２に含まれる第２部分Ｌ１２の検出波形ＷＦ２とのＹ軸方向の間隔が異なる。

これにより、図４（ｃ）および図５（ｃ）に示すように、空気揺らぎが無い場合と有る場合とでは、隣接する検出波形ＷＦ１、ＷＦ２同士の中心間の間隔であるピッチが異なる。なお、図４（ｃ）の例では、上から数えてｎ（ｎは自然数）番目の検出波形ＷＦ１とｎ番目の検出波形ＷＦ２とのピッチをａｎで表し、ｎ番目の検出波形ＷＦ２とｎ+１番目の検出波形ＷＦ１とのピッチをｂｎで表している。また、図５（ｃ）の例では、ｎ番目の検出波形ＷＦ１とｎ番目の検出波形ＷＦ２とのピッチをＡｎで表し、ｎ番目の検出波形ＷＦ２とｎ+１番目の検出波形ＷＦ１とのピッチをＢｎで表している。

（第２パターン光Ｌ２のＸ軸方向の変位量ΔＸの第１の検出例）
変位量検出回路１１は、第２パターン光Ｌ２のＸ軸方向の変位量ΔＸを、例えば、次式にしたがって検出する。
ΔＸ＝（Ａｎ−ａｎ）ｔａｎθ （１）
但し、数式（１）において、Ａｎは、空気揺らぎが有るときの第２パターン光Ｌ２のｎ番目の第１部分Ｌ１１の検出波形ＷＦ１とｎ番目の第２部分Ｌ１２の検出波形ＷＦ２とのピッチである。Ａｎは、言い換えれば、変位量検出時のピッチである。
また、ａｎは、空気揺らぎが無いときの第２パターン光Ｌ２のｎ番目の第１部分Ｌ１１の検出波形ＷＦ１とｎ番目の第２部分Ｌ１２の検出波形ＷＦ２とのピッチである。ａｎは、言い換えれば、変位量を検出するための基準ピッチである。
また、ｔａｎθは、Ｙ軸方向に対する第２部分Ｌ１２の傾斜角θの正接である。

第２パターン光Ｌ２のＸ軸方向の変位量ΔＸの検出にあたって、変位量検出回路１１は、数式（１）のａｎ、ｔａｎθを既知の値として予め取得しておく。そして、変位量検出回路１１は、透過検出センサ３２から出力された第２パターン光Ｌ２の検出信号に基づいて数式（１）のＡｎを取得し、取得されたＡｎと、予め取得されたａｎおよびｔａｎθとを用いて変位量Ｘを算出する。ａｎは、空気揺らぎが無いときの値（理想値）であるので、第２パターン光Ｌ２の検出によるａｎの実測が困難である場合には、設計値すなわち定数であってよい。また、ｔａｎθも、設計値すなわち定数であってよい。

なお、数式（１）に用いるＡｎ、ａｎは、同じ波形に対応する値であれば、いずれの波形に対応する値であってもよい。

また、変位量検出回路１１は、ΔＸ１：（Ａ１−ａ１）ｔａｎθ、ΔＸ２：（Ａ２−ａ２）ｔａｎθ、ΔＸ３：（Ａ３−ａ３）ｔａｎθ・・・などの複数のΔＸ１、ΔＸ２、ΔＸ３・・・を総合的に判断して、第２パターン光Ｌ２のＸ軸方向の変位量ΔＸを算出してもよい。この場合、変位量ΔＸは、複数のΔＸ１、ΔＸ２、ΔＸ３・・・の平均値であってもよい。複数の変位量ΔＸ１、ΔＸ２、ΔＸ３・・・を総合的に判断することで、１つの変位量と比較して変位量ΔＸを高精度に検出できる。

（第２パターン光Ｌ２のＹ軸方向の変位量ΔＹの検出例）
変位量検出回路１１は、第２パターン光Ｌ２のＹ軸方向の変位量ΔＹとして、検出波形ＷＦ１のＹ軸方向の変位量を検出する。

第２パターン光Ｌ２のＹ軸方向の変位量ΔＹの検出にあたって、変位量検出回路１１は、第２パターン光Ｌ２のＹ軸方向の変位すなわち空気揺らぎが生じる前の検出波形ＷＦ１のＹ軸方向の位置を、基準位置として予め取得しておく。そのうえで、変位量検出回路１１は、変位量検出時に、透過検出センサ３２から出力された第２パターン光Ｌ２の検出信号に基づいて、検出波形ＷＦ１のＹ軸方向の位置を取得する。そして、変位量検出回路１１は、取得された検出波形ＷＦ１のＹ軸方向の位置の基準位置からの変位量を、変位量ΔＹとして取得する。なお、検出波形ＷＦ１のＹ軸方向の基準位置は、設計値すなわち固定位置であってもよい。

また、変位量ΔＹの検出に用いる検出波形ＷＦ１は、何番目の第１部分Ｌ１１の検出波形ＷＦ１であってもよい。

また、変位量検出回路１１は、複数の検出波形ＷＦ１のＹ軸方向の変位量を総合的に判断して、変位量ΔＹを算出してもよい。この場合、変位量ΔＹは、複数の検出波形ＷＦ１のＹ軸方向の変位量の平均値であってもよい。複数の検出波形ＷＦ１のＹ軸方向の変位量を総合的に判断することで、１つの検出波形ＷＦ１のＹ軸方向の変位量と比較して変位量ΔＹを高精度に検出できる。

（第２パターン光Ｌ２のＸ軸方向の変位量ΔＸの第２の検出例）
変位量検出回路１１は、第２パターン光Ｌ２のＸ軸方向の変位量ΔＸを、次式にしたがって検出してもよい。
ΔＸ＝（Ｂｎ−ｂｎ）ｔａｎθ （２）
但し、数式（２）において、Ｂｎは、空気揺らぎが有るときの第２パターン光Ｌ２のｎ番目の第２部分Ｌ１２の検出波形ＷＦ２とｎ＋１番目の第１部分Ｌ１１の検出波形ＷＦ１とのピッチである。Ｂｎは、言い換えれば、変位量検出時のピッチである。
また、ｂｎは、空気揺らぎが無いときの第２パターン光Ｌ２のｎ番目の第２部分Ｌ１２の検出波形ＷＦ２とｎ＋１番目の第１部分Ｌ１１の検出波形ＷＦ１とのピッチである。ｂｎは、言い換えれば、変位量を検出するための基準ピッチである。

第１の検出例の場合と同様に、変位量検出回路１１は、数式（２）のｂｎ、ｔａｎθを既知の値として予め取得しておく。そして、変位量検出回路１１は、透過検出センサ３２から出力された第２パターン光Ｌ２の検出信号に基づいて数式（２）のＢｎを取得し、取得されたＢｎと、予め取得されたｂｎおよびｔａｎθとを用いて変位量Ｘを算出する。数式（１）のａｎと同様に、ｂｎは、設計値すなわち定数であってよい。

なお、数式（２）に用いるＢｎ、ｂｎは、同じ波形に対応する値であれば、いずれの波形に対応する値であってもよい。

また、変位量検出回路１１は、ΔＸ１：（Ｂ１−ｂ１）ｔａｎθ、ΔＸ２：（Ｂ２−ｂ２）ｔａｎθ、ΔＸ３：（Ｂ３−ｂ３）ｔａｎθ・・・などの複数のΔＸ１、ΔＸ２、ΔＸ３・・・を総合的に判断して、例えば、平均値などによって第２パターン光Ｌ２のＸ軸方向の変位量ΔＸを算出してもよい。また、総合的な判断（例えば、平均値の算出）においては、第１の検出例で説明した変位量すなわち（Ａ１−ａ１）ｔａｎθ、（Ａ２−ａ２）ｔａｎθ、（Ａ３−ａ３）ｔａｎθ・・・を更に用いてもよい。

空気揺らぎが生じている場合、空気揺らぎが生じていない場合と比較してマスク検査装置１内の空気の屈折率が時間的に変動する。マスク検査装置１内の空気の屈折率が時間的に変動すると、第１パターン光Ｌ１の進行方向が変化するため、スリット部材１０に対する第１パターン光Ｌ１の投影位置が変位する。スリット部材１０に対する第１パターン光Ｌ１の投影位置が変位することで、スリット部材１０の第１スリット１０１を通してパターン投影部３２１に投影すなわち受光される第２パターン光Ｌ２の位置も変位する。この第２パターン光Ｌ２の変位量は、空気揺らぎによる屈折率の時間的な変動が大きいほど大きくなるので、空気揺らぎによる光の変位量ということができる。

以上述べたように、本実施形態によれば、空気揺らぎによる光の変位量を、第２パターン光Ｌ２の変位量として確実に検出できる。

（第１の変形例）
次に、複数の第１スリット１０１をＴＤＩの積算方向に沿って配置した第１の変形例について説明する。なお、第１の変形例において、図１のマスク検査装置１に対応する構成部については、同一の符号を用いて重複した説明を省略する。

図６（ａ）は、本実施形態の第１の変形例のマスク検査装置１において、パターン投影部３２１の入射側に配置されたスリット部材１０を示す図である。図６（ｂ）は、スリット部材１０に投影された第１パターン光Ｌ１およびその一部の第２パターン光Ｌ２を示す図である。

第１の変形例において、透過検出センサ３２は、Ｘ軸方向を電荷の積算方向とするＴＤＩセンサである。

図６（ａ）に示すように、第１の変形例において、第１スリット１０１は、Ｘ軸方向に間隔を空けて複数設けられている。図６（ｂ）に示すように、複数の第１スリット１０１のそれぞれには、第１パターン光Ｌ１が投影する。第１スリット１０１毎の第１パターン光Ｌ１は、例えば、視野絞り５５における開口部の周辺に、複数の第２スリット５５１を設けることで生成してもよい。

ここで、ＴＤＩセンサは、積算方向に沿って電荷を次段のＣＣＤ(Charge Coupled Device)に転送することを繰り返すことで電荷を積算し、最終段のＣＣＤにおいて、積算された電荷に応じた信号を出力する。したがって、ＴＤＩセンサの出力信号は、ＣＣＤの段数分平均化されている。ＣＣＤの段数が多いほど、ＴＤＩセンサの平均化効果が高くなり、各段のノイズの影響が少ない高精度の出力信号が得られる。

図２（ｂ）に示したスリット部材１０では、第１スリット１０１が１個のみであっため、透過検出センサ３２としてＴＤＩセンサを適用する場合に電荷の蓄積段数が少なくなる。これに対して、第１の変形例によれば、複数の第１スリット１０１を設けることで、電荷の蓄積段数を増加できる。これにより、透過検出センサ３２すなわちＴＤＩセンサの平均化効果を高めることができるので、第２パターン光Ｌ２を高精度に検出できる。第２パターン光Ｌ２を高精度に検出できるので、第２パターン光Ｌ２の変位量を高精度に検出できる。したがって、第１の変形例によれば、空気揺らぎによる光の変位量をより高精度に検出できる。

（第２の変形例）
次に、第１パターン光Ｌ１を複数の第１スリット１０１に投影させる第２の変形例について説明する。

図７（ａ）は、本実施形態の第２の変形例のマスク検査装置１において、パターン投影部３２１の入射側に配置されたスリット部材１０を示す図である。図７（ｂ）は、スリット部材１０に投影された第１パターン光Ｌ１およびその一部の第２パターン光Ｌ２を示す図である。

図２のマスク検査装置１および図６（ａ）のマスク検査装置１では、１つの第１スリット１０１に対して１つの第１パターン光Ｌ１を投影していた。これに対して、第２の変形例では、複数の第１スリット１０１に対して１つの第１パターン光Ｌ１を投影する。

より具体的には、図７（ａ）に示すように、第２の変形例のスリット部材１０には、Ｘ方向に沿って短い間隔および長い間隔を交互に開けて、複数の第１スリット１０１が設けられている。そして、第２の変形例においては、図７（ｂ）に示すように、短い間隔を空けて設けられた２つの第１スリット１０１（以下、近接スリット群１０１、１０１ともいう）に、１つの第１パターン光Ｌ１が投影される。

図８（ａ）は、本実施形態の第２の変形例の変位量検出方法において、空気揺らぎが無いときのスリット部材１０への第１パターン光Ｌ１の投影状態を示す図である。図８（ｂ）は、図８（ａ）に対応するパターン投影部３２１の検出信号を示す波形図である。図８（ｃ）は、図８（ｂ）に対応するパターンピッチを示す図である。

図９（ａ）は、本実施形態の第２の変形例の変位量検出方法において、空気揺らぎが有るときのスリット部材１０への第１パターン光Ｌ１の投影状態を示す図である。図９（ｂ）は、図９（ａ）に対応するパターン投影部３２１の検出信号を示す波形図である。図９（ｃ）は、図９（ｂ）に対応するパターンピッチを示す図である。

図８（ａ）および９（ａ）に示すように、空気揺らぎが無い場合と有る場合とでは、第２パターン光Ｌ２の投影状態が異なる。具体的には、空気揺らぎが無い場合と有る場合とでは、第２パターン光Ｌ２に含まれる第１部分Ｌ１１と、第２パターン光Ｌ２に含まれる第２部分Ｌ１２とのＹ軸方向の間隔が異なる。

また、図８（ａ）に示すように、近接スリット群１０１、１０１同士の間でも、第２パターン光Ｌ２に含まれる第１部分Ｌ１１と、第２パターン光Ｌ２に含まれる第２部分Ｌ１２とのＹ軸方向の間隔が異なる。

図８（ａ）および図９（ａ）に示した第２パターン光Ｌ２の投影状態の違いにより、図８（ｂ）および図９（ｂ）に示すように、空気揺らぎが無い場合と有る場合とでは、第２パターン光Ｌ２の検出信号の波形が異なる。具体的には、空気揺らぎが無い場合と有る場合とでは、第２パターン光Ｌ２に含まれる第１部分Ｌ１１の検出波形ＷＦ１と、第２パターン光Ｌ２に含まれる第２部分Ｌ１２の検出波形ＷＦ２とのＹ軸方向の間隔が異なる。なお、近接スリット群１０１、１０１のそれぞれに対応する第２部分Ｌ１２の検出波形ＷＦ２は、間に第１部分４１０の検出波形ＷＦ１を挟まずに連続している。

図８（ｂ）および図９（ｂ）に示した第２パターン光Ｌ２の検出波形の違いにより、図８（ｃ）および図９（ｃ）に示すように、空気揺らぎが無い場合と有る場合とでは、隣接する検出波形ＷＦ１、ＷＦ２同士のピッチが異なる。なお、図８（ｃ）の例では、ｎ番目の検出波形ＷＦ１とｎ番目の検出波形ＷＦ２とのピッチをａｎで表し、ｎ番目の検出波形ＷＦ２とｎ+１番目の検出波形ＷＦ２とのピッチをｂｎで表し、ｎ+１番目の検出波形ＷＦ２とｎ+１番目の検出波形ＷＦ１とのピッチをｃｎで表している。また、図９（ｃ）の例では、ｎ番目の検出波形ＷＦ１とｎ番目の検出波形ＷＦ２とのピッチをＡｎで表し、ｎ番目の検出波形ＷＦ２とｎ+１番目の検出波形ＷＦ２とのピッチをＢｎで表し、ｎ+１番目の検出波形ＷＦ２とｎ+１番目の検出波形ＷＦ１とのピッチをＣｎで表している。

ピッチに基づく第２パターン光Ｌ２のＸ軸方向の変位量ΔＸの算出およびＹ軸方向の変位量ΔＹの検出の具体例は、上述した検出例と同様でよい。

第２の変形例によれば、第１の変形例に対して第１スリット１０１の個数を更に増加できるので、透過検出センサ３２のＴＤＩセンサとしての平均化効果を更に高めることができる。これにより、第２パターン光Ｌ２を更に高精度に検出できるので、第２パターン光Ｌ２の変位量を更に高精度に検出できる。したがって、第２の変形例によれば、空気揺らぎによる光の変位量を更に高精度に検出できる。

マスク検査装置１の少なくとも一部は、ハードウェアで構成してもよいし、ソフトウェアで構成してもよい。ソフトウェアで構成する場合には、マスク検査装置１の少なくとも一部の機能を実現するプログラムをフレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に収納し、コンピュータに読み込ませて実行させてもよい。記録媒体は、磁気ディスクや光ディスク等の着脱可能なものに限定されず、ハードディスク装置やメモリなどの固定型の記録媒体でもよい。

上述の実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１ マスク検査装置、３１ 反射検出センサ、３２ 透過検出センサ、４ マスク、５５１ 第２スリット、９ 反射部材、１０ スリット部材、５７ 第２偏光ビームスプリッタ

Claims (5)

1. 光源からの光を検査対象側に反射させて前記検査対象に照明し、かつ前記検査対象から反射された反射照明光を透過させる反射透過部材を有する反射照明光学系と、
   前記光源からの光を前記検査対象に照明し、前記検査対象を透過させる透過照明光学系と、
   前記反射透過部材を透過した前記反射照明光に基づく前記検査対象の光学画像を検出する第１ＴＤＩセンサと、
   前記検査対象および前記反射透過部材を透過した透過照明光に基づく前記検査対象の光学画像を検出する第２ＴＤＩセンサと、
   前記反射照明光学系の前記光源と前記反射透過部材との間に配置され、前記反射透過部材への前記光源からの光の一部を、第１パターンを有する第１パターン光に整形する光整形部と、
   前記反射照明光学系の前記反射透過部材と前記検査対象との間に配置され、前記反射透過部材により前記検査対象へ反射された光に含まれる前記第１パターン光を、所定の反射率で前記反射透過部材側に反射させ、かつ前記反射透過部材を透過させて前記第２ＴＤＩセンサ側に導く反射部材と、
   前記反射透過部材と前記第２ＴＤＩセンサとの間に配置され、前記反射透過部材を透過した前記第１パターン光を、前記第１パターンの一部が欠落した第２パターンを有する第２パターン光として部分的に透過させる第１スリットが設けられたスリット部材と、
   前記第２ＴＤＩセンサにおけるセンサ面のうち前記透過照明光に基づく検査対象の光学画像を検出する投影部とは異なる投影部で受光された前記第２パターン光の検出信号に基づいて前記第２パターン光の変位量を検出する変位量検出回路と、を備えることを特徴とする検査装置。
2. 前記光整形部は、前記反射照明光学系の視野を制限する視野絞りに設けられた第２スリットであることを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
3. 前記第１スリットは、光軸に直交する第１方向に延伸し、かつ、前記第１パターン光を部分的に透過するように前記光軸および前記第１方向に直交する第２方向において前記第１パターン光より狭い幅を有し、
   前記第１パターン光は、前記スリット部材への投影状態において前記第１方向に直交かつ前記第２方向に平行となる第１部分と、前記投影状態において前記第１方向および前記第２方向に対して傾斜する第２部分とを有することを特徴とする請求項１または２に記載の検査装置。
4. 前記第１方向に対する前記第２部分の傾斜角は４５°以下であることを特徴とする請求項３に記載の検査装置。
5. 光源からの光を検査対象側に反射させて前記検査対象に照明し、かつ前記検査対象から反射された反射照明光を透過させる反射透過部材を有する反射照明光学系と、前記光源からの光を前記検査対象に照明し、前記検査対象を透過させる透過照明光学系と、前記反射透過部材を透過した前記反射照明光に基づく前記検査対象の光学画像を検出する第１ＴＤＩセンサと、前記検査対象および前記反射透過部材を透過した透過照明光に基づく前記検査対象の光学画像を検出する第２ＴＤＩセンサとを備える検査装置において、空気揺らぎによる光の変位量を検出する変位量検出方法であって、
   前記反射照明光学系の光路内において、前記光源からの光を、前記光源と前記反射透過部材との間に配置された光整形部に照明し、前記光源からの光の一部を、第１パターンを有する第１パターン光に整形する工程と、
   前記反射照明光学系の光路内において、前記第１パターン光を、前記反射透過部材と検査対象との間に配置された反射部材に照射し、前記反射部材により所定の反射率で反射された前記第１パターン光を前記反射透過部材に透過させて前記第２ＴＤＩセンサ側に導く工程と、
   前記反射部材により反射された前記第１パターン光を、前記反射透過部材と前記第２ＴＤＩセンサとの間に配置されたスリット部材に照明し、前記第１パターンの一部が欠落した第２パターンを有する第２パターン光を整形する工程と、
   前記第２パターン光を、前記第２ＴＤＩセンサにおけるセンサ面のうち前記透過照明光に基づく光学画像を検出する投影部とは異なる投影部で検出し、この検出信号に基づき前記第２パターン光の変位量を検出する工程と、を備えることを特徴とする変位量検出方法。

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