JPH0961366A

JPH0961366A - 微分干渉顕微鏡及び該顕微鏡を用いた欠陥検査装置

Info

Publication number: JPH0961366A
Application number: JP7217915A
Authority: JP
Inventors: Tsuneyuki Hagiwara; 恒幸萩原; Yasushi Oki; 裕史大木; Yutaka Iwasaki; 豊岩崎; Jun Iwasaki; 純岩崎
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1995-08-25
Filing date: 1995-08-25
Publication date: 1997-03-07

Abstract

(57)【要約】【課題】位相シフターの欠陥と光透過性の異物を検出で
きる欠陥検査装置を得ることを目的とする。微分干渉像
のコントラストを調整することのできる微分干渉顕微鏡
を提供することを目的とする。【解決手段】微分干渉顕微鏡の検光子を例えば偏光ビー
ムスプリッタとして、ビームスプリッタの透過光と反射
光を検出し、それらの差動出力をもって微分干渉像を得
られるようにした。さらに、検光子のアナライザ角を所
定の角度に定め、無欠陥の光透過性の物質（位相シフタ
ー）を透過する光線にπの整数倍だけ位相変化が起きる
ように、露光機の露光波長に略々等しい波長もしくは、
該基板を透過もしくは反射する際に位相シフターでπの
整数倍の位相シフトを被る波長の照明光とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は微分干渉顕微鏡及び
該顕微鏡を用いた欠陥検査装置に関するものである。特
に半導体や液晶基板の製造工程で使用される光遮光性の
回路パターンが設けられたレチクルや位相シフター付き
レチクル（光遮光性の回路パターンと位相物体の回路パ
ターンとが混在するレチクルを含む）において、回路パ
ターンや位相シフターの欠陥及びレチクルに付着した異
物（欠陥）を観察可能な微分干渉顕微鏡に関するもので
あり、またこれらのレチクル上の位相シフターの欠陥や
異物を検査する欠陥検査装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の位相シフター付きレチクルの欠陥
検査装置は例えばSPIE,Proceedingsseries Volume 225
4,"Photomask and X-ray Mask technology,"p.294〜301
に記載されているように位相シフターの位相量を測定
する装置であって、レチクル内の検査対象となる位相シ
フター部分を光学顕微鏡の視野内に位置させ、その視野
内のサンプリングされた１点の位相量を計るような位相
シフター付きレチクルの位相シフト量を測定する装置が
提案されていた。

【０００３】したがって従来のこの種の装置では、１回
の検査ごとに、サンプリングされた１点ごとの検査結果
しか得られず検査時間が長いため、レチクル内のすべて
の位相シフターを検査することには不適当であった。ま
た、従来の欠陥検査装置では、光透過性の異物を十分な
検出感度で検出できないという問題点があった。

【０００４】また、従来の微分干渉顕微鏡では微分干渉
像のコントラストの調整はできなかった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明ではこのような
問題点に鑑み、短時間で位相シフター付きレチクル内の
すべての位相シフターの位相差量の欠陥を検査し、加え
て露光に支障を来たす、異物などの汚染物 (欠陥) の検
出も行える、位相シフター付きレチクルの欠陥検査装置
を得ることを目的とする。

【０００６】また、光透過性の異物を検出できる欠陥検
査装置を得ることを目的とする。また、微分干渉像のコ
ントラストを調整することのできる微分干渉顕微鏡を提
供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに、光透過性の物質もしくは光遮光性の物質により所
定のパターンが描画された基板の欠陥を検査する欠陥検
査装置において、前記光透過性物質においてπの整数倍
の位相シフトを被る波長もしくは、光透過性物質におい
てπの整数倍の位相シフトを被る波長もしくは、所定の
パターンの露光に使用される露光波長とほぼ等しい波長
の光であって、直線偏光の光を射出する光源系（１）
と；光源からの光を第１の偏光状態と第２の偏光状態の
２つの直線偏光の光に分離する分離光学系（１６）と；
２つの直線偏光の光を集光し、基板上の異なる２点上に
２つの光スポットを形成するコンデンサレンズ（９）
と；２つの直線偏光の光の位相差を調整する位相差調整
手段（２４、２５）と；２つの光スポットの中間点と基
板とを相対移動する走査手段（５０）と；基板からの２
つの直線偏光の光を集光する対物レンズ（６）と；対物
レンズで集光された２つの直線偏光の光を第３の偏光状
態の光に合成する合成光学系（５）と；第３の偏光状態
の光から第４の偏光状態の光と第５の偏光状態の光を選
択する偏光選択手段（１１、１２、７１、３８）第４の
偏光状態の光を光電変換し、第１の光電変換信号を出力
する第１光検出器（１３、１３ａ、１３ｂ、７０）と；
第５の偏光状態の光を光電変換し、第２の光電変換信号
を出力する第２光検出器と（１４、１４ａ、１４ｂ、７
０）と；第１と第２の光電変換信号の差信号に基づい
て、基板の欠陥を検出する検出系とを備えた。

【０００８】また、光透過性の物質もしくは光遮光性の
物質により所定のパターンが描画された基板の欠陥を検
査する欠陥検査装置において、光透過性物質においてπ
の整数倍の位相シフトを被る波長もしくは、所定のパタ
ーンの露光に使用される露光波長とほぼ等しい波長の光
であって、直線偏光の光を射出する光源系と；光源から
の光を第１の偏光状態と第２の偏光状態の２つの直線偏
光の光に分離する分離光学系と；２つの直線偏光の光を
集光し、基板上の所定領域を一括して照明するコンデン
サレンズと；２つの直線偏光の光の位相差を調整する位
相差調整手段と；基板からの２つの直線偏光の光を集光
する対物レンズと；対物レンズで集光された２つの直線
偏光の光を第３の偏光状態の光に合成する合成光学系
と；第３の偏光状態の光から第４の偏光状態の光と第５
の偏光状態の光を選択する偏光選択手段と；第４の偏光
状態の光を光電変換し、第１の光電変換信号を出力する
第１光検出器と；第５の偏光状態の光を光電変換し、第
２の光電変換信号を出力する第２光検出器と；第１と第
２の光電変換信号の差信号に基づいて、基板の欠陥を検
出する検出系とを備えた。

【０００９】また、本発明の欠陥検査装置は結像型微分
干渉顕微鏡、若しくはレーザー走査光学系の微分干渉光
学系を応用したものであり、これらに設けられている検
光子（偏光選択手段）を例えば偏光ビームスプリッタと
して、該ビームスプリッタの透過光と反射光を同時に、
若しくは時分割して検出し、それらの差動出力をもって
微分干渉像を得られるようにした。さらに、無欠陥の光
透過性の物質（位相シフター）を透過する光線にπの整
数倍だけ位相変化が起きるように、露光機の露光波長に
略々等しい波長もしくは、該基板を透過もしくは反射す
る際に位相シフターでπの整数倍の位相シフトを被る波
長の照明光とした。そして偏光ビームスプリッタのアナ
ライザ角を最適に調整することにより、欠陥（異物）の
検出感度を最高にするとともに、無欠陥の光透過性物質
を観察するときの差動出力を零とすることができ、位相
シフターの欠陥と光透過性の異物の有無との両方を検査
できる欠陥検査装置を得ることができる。

【００１０】また、光透過性の物質もしくは光遮光性の
物質により所定のパターンが描画された基板の欠陥を検
査する欠陥検査装置において、光源系からの直線偏光の
光を第１の偏光状態と第２の偏光状態の２つの直線偏光
の光に分離する分離光学系と；２つの直線偏光の光の位
相差を調整する位相差調整手段と；基板からの前記２つ
の直線偏光の光を集光する対物レンズと；対物レンズで
集光された２つの直線偏光の光を第３の偏光状態の光に
合成する合成光学系と；第３の偏光状態の光の偏光状態
を可変とするとともに、第３の偏光状態の光から第４の
偏光状態の光と第５の偏光状態の光を選択する偏光選択
手段と；第４の偏光状態の光を光電変換し、第１の光電
変換信号を出力する第１光検出器と；第５の偏光状態の
光を光電変換し、第２の光電変換信号を出力する第２光
検出器と；第１と第２の光電変換信号の差信号に基づい
て、基板の欠陥を検出する検出系とを備えた。

【００１１】そして例えば偏光選択手段を偏光ビームス
プリッタとし、偏光ビームスプリッタのアナライザ角を
可変とすることにより、微分干渉像のコントラストを可
変とする微分干渉顕微鏡を使った欠陥検査装置を得るこ
とができる。また、微分干渉顕微鏡において、光源から
の光を第１の偏光状態と第２の偏光状態の２つの直線偏
光の光に分離する分離光学系と；２つの直線偏光の光を
集光し、物体を一括して照明するコンデンサレンズと；
物体を透過した２つの直線偏光の光を集光する対物レン
ズと；対物レンズで集光された２つの直線偏光の光を第
３の偏光状態の光に合成する合成光学系と；第３の偏光
状態の光の偏光状態を可変とするとともに、第３の偏光
状態の光から第４の偏光状態の光と第５の偏光状態の光
を選択する偏光選択手段と；第４の偏光状態の光を検出
する第１検出器と；第５の偏光状態の光を検出する第２
検出器と；第１検出器の出力と第２検出器の出力との差
に基づいて、物体の像を検出する検出系とを備えた。

【００１２】また、微分干渉顕微鏡において、光源から
の光を第１の偏光状態と第２の偏光状態の２つの直線偏
光の光に分離する分離光学系と；２つの直線偏光の光に
よって物体を一括して照明するとともに、物体から反射
された２つの直線偏光の光を集光する対物レンズと；対
物レンズで集光された２つの直線偏光の光を第３の偏光
状態の光に合成する合成光学系と；第３の偏光状態の光
の偏光状態を可変とするとともに、第３の偏光状態の光
から第４の偏光状態の光と第５の偏光状態の光を選択す
る偏光選択手段と；第４の偏光状態の光を検出する第１
検出器と；第５の偏光状態の光を検出する第２検出器
と；第１検出器の出力と第２検出器の出力との差に基づ
いて、物体の像を検出する検出系とを備えた。

【００１３】これにより微分干渉像のコントラストを可
変とする結像型微分干渉顕微鏡を得ることができた。

【００１４】

【発明の実施の形態】まず、初めに本発明の原理を説明
する。 [原理]レチクル上の回路パターンによる段差は基本的に
１次元の構造であるので以下の解析では光学系を含めて
すべて１次元で行う。実際の光学系は２次元であるが、
以下の説明では１次元の仮定で全く差し支えない。

【００１５】レチクル上の回路パターンによる段差とし
て、原点Ｘ＝０での段差を考える。回路パターンはＸ＝
０を除いて平坦であり、段差を示す複素振幅透過率分布
Ｏ（ｘ）は（１）式で示される。ここでa 及びb は複素振幅透過率の絶対値であり、Ψは
位相シフターによって生じる位相変化量である。つぎに
これらの段差位置における微分干渉像の強度をレーザ走
査光学系の微分干渉顕微鏡について求める。

【００１６】なお、結像型の微分干渉顕微鏡によっても
焦点深度が異なる以外、照明系のσ値を適当に設定すれ
ば全く同一の微分干渉像が得られる。微分干渉顕微鏡に
よって被検物体を透過した２つのレーザスポットが段差
の境界をはさんでその両側に対象の位置にあるとき、２
つのレーザスポット間隔を２δとすれば、第一のスポッ
トはｘ＝δにあり、第二のスポットはｘ＝−δにある。
レーザスポットの振幅分布をｕ（ｘ）とすれば、第一ス
ポットの回折により、

【００１７】

【数１】

【００１８】方向余弦α方向に回折される光の複素振幅
は次式で与えられる。

【００１９】

【数２】

【００２０】同様に第二スポットについてみればは
（３）式で与えられる。レーザー光出射点から検光子
（偏光ビームスプリッタ）直前までの間の光学系が第一
スポットと第二スポットに与える位相差（これはまた回
路パターンや欠陥の無いレチクルを用いた時の検光子直
前における両スポットの位相差に等しい。）をθとし、
検光子（偏光ビームスプリッタ）の方位角（アナライザ
角）をφとすると、

【００２１】

【数３】

【００２２】検光子（偏光ビームスプリッタ）の透過光
強度と反射光強度は（４）、（５）式で示される。

【００２３】

【数４】

【００２４】実際にはレンズの開口数より小さい方向余
弦の回折光はすべて受光されるから、透過光全強度Ｉ_T
と反射光全強度Ｉ_Rは（６）、（７）式のようになる。

【００２５】

【数５】

【００２６】

【数６】

【００２７】差動出力Ｓは（８）式で示される。θ＝π
／２として整理すると（９）式を得る。Ｓ＝Ｉ_T−Ｉ_R （８）Ｓ＝２Ｃ｛ cos２φ（ａ²−ｂ²)− sin２φ２ab sinΨ｝（９）Ｃは物体によらない装置定数で（１０）式で与えられ
る。

【００２８】

【数７】

【００２９】（９）式は２つのベクトルの内積と考えら
れ、（１１）式に変形できる。Ｓ＝２Ｃ（ cos２φ，sin ２φ)(ａ²−ｂ² ，−２ab sinΨ）（１１）差動出力Ｓは、（１１）式で示される２つのベクトルが
平行になるとき、すなわち、アナライザ角φが（１２）
式を満たすとき最大になる。また、２つのベクトルが直
交するとき、すなわち、アナライザ角φが（１２）式を
満たす角度から、π／４ずれた角度において最小にな
る。

【００３０】

【数８】

【００３１】本発明においては、位相物体である光透過
性の異物の検出、及び位相シフター部分の位相差不良の
検出を種たる目的にしている。位相物体である光透過性
の異物の検出に関し、（９）式において差動出力Ｓはφ
＝π／４＋ｎπ／２（ｎ＝０、１、２、３、…）で（１
３）式に示すように最大のゲイン（感度）になり、最も
望ましい。反対にφ＝ｎπ／２（ｎ＝０、１、２、３、
…）のときには最も望ましくなく、位相物体の異物の検
出能力が最低になる。Ｓφ＝−４Ｃab sinΨ （１３） ( φ＝π/4) また、無欠陥の回路パターンの段差部分を透過照明にて
観察するとき、差動出力が最小（ゼロ）であることが望
ましい。無欠陥の回路パターンの段差を示す複素振幅透
過率分布は３つの場合が考えられる。第一にガラス部分
と位相シフター部分の境界の段差であって、これは（１
４）式で示される。第二にガラス部分とクロム遮光膜と
の境界の段差であって、（１５）式で示される。第三に
クロム遮光膜と位相シフター部分の境界の段差であっ
て、（１６）式で示される。（１５）、（１６）式で示される場合、（１３）式は自
動的にゼロとなるが、（１４）式の場合、（１３）式は
Ψ₁＝ｎπ（ｎ＝０、１、２、３、…）のときにゼロと
なる。位相シフター部分での、露光波長の光に対する位
相シフト量はπの奇数倍である。したがって、露光機の
露光波長に略々等しい波長もしくは、該透明基板を透過
する際に該位相シフターでπの整数倍の位相シフトを被
る波長をもって、欠陥検査を行うことが望ましい。後述
する第１の実施の形態等では、照明光に露光波長と略々
等しい、もしくは一致する波長の光を用い、Ψ₁＝πと
している。このときにアナライザ角φをπ／４とするこ
とにより、最高の検出能力を最大とし、かつ無欠陥回路
パターンを観察するとき差動出力を零とすることができ
る。

【００３２】検査対象のレチクルの回路パターンがクロ
ム遮光膜のみに限定される場合には、無欠陥の回路パタ
ーンの段差を示す複素振幅透過率分布は（１５）式のみ
で示される。このときはアナライザの向き( アナライザ
角) をφ＝π／４としたうえで、照明光の波長は任意で
あっても良い。また、検査対象のレチクルがハーフトー
ンレチクルに限定される場合には、無欠陥の回路パター
ンの段差を示す複素振幅透過率分布は（１４）式のみで
示される。このときはφ＝φ₁がなるべくπ／４に近く
なるように、照明光の波長を露光機の露光波長に略々等
しい波長もしくは、該透明基板を透過する際に該位相シ
フターでπの整数倍の位相シフトを被る波長に近い波長
に選択し、アナライザの向き( アナライザ角) φ₁を式
（１７）を満たすように設定しても良い。Ｓ＝２Ｃ｛ cos２φ₁(ａ₁ ²−ｂ₁ ²) − sin２φ₁２ａ₁ｂ₁ sinΨ₁｝＝０（１７）次に上述のような原理で、位相シフターの欠陥や位相物
体である光透過性の異物を検出するための具体的な装置
構成、動作について説明する。 [装置構成・動作]図１は本発明の第一実施の形態による
欠陥検査装置である。検査対象のレチクル８には、石英
の光透過部分（ガラス部分）に位相シフター部分３０に
よって所定の回路パターンが描画されている。位相シフ
ター部は例えばＳｉＯ₂等やハーフトーンレチクル用の
透過率と位相を制御するような位相シフト部材である。
レーザー光源１は検査対象のレチクル８の位相シフター
部分３０による位相シフト量が略々πとなる波長の単色
の光（検査光）を出射する。シフターが、例えば水銀灯
のｉ線（波長３６５ｎｍ）用のものであるとすると、レ
ーザ光源１からの光（検査光）の波長は３６５ｎｍ近傍
の波長（例えば３６５±５０ｎｍ）であればよい。レー
ザ光の波長を位相シフター部分３０による位相シフト量
が略々πとなる波長とすることにより、位相シフターの
欠陥とレチクル上の異物（位相物体）との両方を検出す
ることができる。また、シフターの検査のみを行う場合
は、検査光の波長はどの波長の光でもよい。レーザー光
源１からでた直線偏光レーザービームはコリメートレン
ズ２で平行光となり振動ミラー４に入射する。振動ミラ
ー４は駆動部５０によりレーザービームを偏向可能であ
る。レーザビームの偏光方向は紙面内であり、振動ミラ
ー４は一次元方向にレーザービームを偏向する。駆動部
５０はコンピュータ１９によって制御される。振動ミラ
ー４によって反射されたレーザービームは第一リレーレ
ンズ３、第二リレーレンズ１７により屈折され、ノマル
スキープリズム１６を透過し、互いの偏光方向が直交す
る二つの直線偏光であって、わずかな相対角度をなす光
線に分離され進行し、コンデンサーレンズ９により屈折
され、ＸＹステージ２６に置載されたレチクル８に入射
する。ノマルスキープリズム１６はコンデンサーレンズ
９の瞳位置もくしはその共役位置近傍に配置されてい
る。

【００３３】これらの光線はレチクル８の回路描画面７
内でビームスポットを形成する。レチクル８上の回路描
画面７内では、ノマルスキープリズム１６の働きによっ
て、わずかに位置のずれた２つのビームスポットが形成
される。これらの２つのビームスポットを形成する２つ
の光線は互いの偏光方向が直交する二つの直線偏光であ
る。２つのスポットは振動ミラー４の働きによって、回
路描画面７内をＸ方向に一次元走査する。同時に、ＸＹ
ステージ２６はＹ方向にレチクル８を等速度で移動さ
せ、これらのスポットは回路描画面７内でＸ・Ｙラスタ
ースキャンを行い、所定の面積の領域内の欠陥検査を行
う。

【００３４】この領域はＸ方向の長さが、光学系によっ
て規制されるが、Ｙ方向には規制されないため、Ｙ方向
に長い、長方形の領域とすることができる。したがっ
て、これよりも大きな領域（前述の所定の面積の領域よ
り大きな領域）を検査する場合には、領域がＸ方向に複
数個重なるように、ＸＹステージ２６によって、Ｙ方向
の等速度のステージ移動と、Ｘ方向に沿った、ステップ
動作を交互に複数回行えば良い。

【００３５】ＸＹステージ２６はモータ等からなる駆動
部２７によって駆動され、コンピュータ１９は駆動部２
７を制御する。また、ノマルスキープリズム１６はピエ
ゾ素子等からなるアクチュエータ２５によって、コンデ
ンサーレンズ９の光軸と交差する方向（例えば光軸とほ
ぼ直交する方向）に移動可能である。コンピュータ１９
はアクチュエータ２５を制御する。

【００３６】レチクル８を透過した互いの偏光方向が直
交する二つの直線偏光のレーザビームは、対物レンズ６
で屈折され、互いの偏光方向が直交し、わずかな相対角
度をなす二つの光束となって、ノマルスキープリズム５
に到達する。これらの２つの光束は各々平行光である。
これらの平行光束はノマルスキープリズム５の働きによ
って再び一つの平行光束となり、１／４波長板１０に達
する。

【００３７】ノマルスキープリズム５もピエゾ素子等か
らなるアクチュエータ２４によって、コンデンサーレン
ズ９の光軸（対物レンズ６の光軸）と交差する方向（例
えば光軸とほぼ直交する方向）に移動可能である。コン
ピュータ１９はアクチュエータ２４を制御する。１／４
波長板１０直前の平行光線の偏光状態は、二つのノマル
スキープリズム１６、５の挿入位置の調整によって円偏
光から直線偏光まで可変である。ここで、レチクル８の
回路描画面７上に回路パターンなどの段差などが全く無
い、平坦なガラス部分である場合に、１／４波長板１０
直前の平行光線の偏光状態が直線偏光となるように、二
つのノマルスキープリズム１６、５の挿入位置が調整さ
れる。このとき、二つのノマルスキープリズム１６、５
の間のたがいの偏光方向が直交する二つの直線偏光のレ
ーザビームの相対的な位相差がπの整数倍となるように
調整される。また二つのノマルスキープリズム１６、５
の挿入方位は、二つのプリズムの楔の方位が一致するよ
うにし、かつシャーする方向が紙面に対してπ／４の方
位とする。１／４波長板１０は、直前の平行光束の直線
偏光方向、つまり紙面に平行もしくは垂直方向に対し方
位π／４で挿入されている。したがって、レチクル８の
回路描画面７上に回路パターンなどの段差などが全く無
い、平坦なガラス部分である場合に、１／４波長板１０
を透過したレーザービームは円偏光となる。このレーザ
ービームは光軸を回転軸として回転自在に配置された１
／２波長板１１を通過したあと、コレクターレンズ２８
により屈折され、検光子の作用をする偏光ビームスプリ
ッタ１２で偏光分離される。紙面に平行な直線偏光の成
分が光検出器１３によって光電変換され、垂直な直線偏
光の成分が光検出器１４によって光電変換される。光検
出器１４は例えば、フォトマルやＳＰＤ（シリコン・フ
ォト・ダイオト）等で構成される。光検出器１３、１４
の配置位置は、合成光学系の後ならどこでもよい。例え
ば、対物レンズ６の瞳共役面やレチクル８の像共役面等
に配置すればよい。

【００３８】１／４波長板１０は、ピエゾ素子等からな
るアクチュエータ２３によって、対物レンズ６の光軸を
回転軸として回転されることより前述の方位に設定され
る。１／２波長板１１はピエゾ素子等からなるアクチュ
エータ２２によって、対物レンズ６の光軸を回転軸とし
て回転可能である。１／２波長板１１の回転角が、前述
の「原理」の項で述べたアナライザ角φの２倍に対応す
る。１／２波長板１１の方位角は、検光子（偏光ビーム
スプリッタ）のアナライザ角φが略々π／４となるよう
に設定する。すなわち、アクチュエータ２２は１／２波
長板１１をアナライザ角φが略々π／４となるように設
定する。実際の検査に先立ち、被検査レチクルの無欠陥
の位相シフター部分を用いて、同一のゲインに調整され
た光検出器１３、１４の電気信号の差異が最も小さくな
るように、アクチュエータ２２は１／２波長板の方位を
微調整する。この調整を行うことによって、アナライザ
角φがπ／４に設定される（換言すれば異物の検出感度
が最大となる）とともに、系に残存する残存誤差を影響
を最小にするために光検出器１３、１４の出力のゲイン
が微調整される。このように固定した状態の偏光ビーム
スプリッタと回転可能な１／２波長板とにより、アナラ
イザ角を可変とする偏光ビームスプリッタを構成するこ
とができる。

【００３９】上記のセットアップにより実際の検査時に
は、レチクル８の回路描画面内の位相シフター部分のシ
フト量の不良、または光透過部分（ガラス部分）に付着
した位相物体の異物が存在する場合のみに、光検出器１
３、１４の電気信号に差異が生じ、無欠陥の場合には差
異を生じない。光検出器１３、１４によって光電変換さ
れた電気信号は差動アンプ１５で差動信号となり、プラ
ス側とマイナス側の二つのスライスレベルを有する２値
化回路である。ウインドウコンパレータ回路を有する信
号処理回路１８に入力される。信号処理回路１８は２値
化信号の値や、差動信号の値などを、コンピュータ１９
に出力する。コンピュータ１９はこの２値化信号に基づ
いて欠陥の有無を検出する。信号処理回路１８のウイン
ドウコンパレータ回路のプラス側とマイナス側の二つの
スライスレベルは光学的なノイズ、電気的なノイズによ
って疑似欠陥を生じないレベルに設定する。コンピュー
タ１９は光検出器１３、１４の出力値をそのまま入力で
きるようにもなっている。

【００４０】コンピュータ１９は検査実行中の振動ミラ
ー４とＸＹステージ２６の同期制御を行う。前述の如く
コンピュータ１９はアクチュエータ２２、２３、２４、
２５を制御し、前述の光学素子５、１０、１１、１６を
微調整可能で、検査開始前の、セットアップが自動で可
能である。そしてコンピュータ１９は差動信号や光検出
器１３、１４の出力値を、振動ミラー４やＸＹステージ
２６の位置情報（例えば制御信号）と同期して記憶す
る。

【００４１】コンピュータ１９は欠陥のレチクル内の位
置と欠陥位置での異物の大きさを表す信号（例えば差動
信号量、光検出器１３、１４の出力値の大きい方か小さ
い方のどちらか一方、光検出器１３、１４の出力値の平
均等）を示すマップを生成し、ＣＲＴディスプレイ等の
表示部２１に表示する。また、このマップに基づいて、
異物を不図示の目視系で目視観察して、シフターの欠陥
と位相物体の異物とを区別できる。外部のオペレータ
は、キーボード等のインターフェース２０を介して、コ
ンピュータ１９に対し検査感度、検査領域、装置の初期
設定の実行、検査の実行などを入力する。

【００４２】次に本発明の第二実施の形態を説明する。
第二実施の形態と第一実施の形態の主たる違いは光検出
器１３、１４であって第一実施の形態では、単なる１素
子のセンサーであったが、本実施の形態では多素子の１
次元のリニアセンサーになっている。図２は第二実施の
形態の光検出器１３ａ、１４ａを示す図であり、他の構
成は図１と同様なので、図示は省略する。光検出器１３
ａ、１４ａは多素子の１次元のリニアセンサーであるた
め、光検出器１３ａ、１４ａは被検査レチクル８のパタ
ーン描画面７と共役な面に位置し、複数の光検出素子の
配列方向はパターン描画面７上の振動ミラー４によるビ
ームスポットの１次元走査に伴うビームスポットの像の
移動方向に一致させている。また、本実施の形態におい
ては、２つの１次元リニアセンサーの位置合わせが特に
重要である。位置合わせの誤差が残留すると、誤差と等
しい大きさの疑似欠陥をパターン描画面の段差部分で発
生する。機械的に完全な位置合わせが行えない場合に
は、信号処理回路１８に画像処理回路を内蔵させ、周知
の画像処理技術によって電気的な位置合わせを行う。

【００４３】次に本発明の第三実施の形態を説明する。
図３は本発明の第三実施の形態による装置を示す図であ
って、前述の第一、第二実施の形態との主たる違いは照
明方法にある。前の二つの実施の形態のいずれもがレー
ザ走査型の照明光学系を有する微分干渉顕微鏡の光学系
を基礎にしているが、本実施の形態は結像型の微分干渉
顕微鏡を基礎にしている。尚、図３において、図１と同
様の部材には同様の符号を付し、その詳細説明は省略す
る。

【００４４】光源３３は水銀ランプであって射出する光
線は干渉フィルター３４によって最適な波長が選択され
る。被検査レチクル８の位相シフターがｉ線用であれば
３６５ｎｍの波長を選択する。すなわち、干渉フィルタ
ー３４は位相シフター部分３０による位相シフト量が略
々πとなる波長の単色の光を出射する。干渉フィルター
３４を透過した光はコレクターレンズ３５、第一リレー
レンズ３、第二リレーレンズ１７を経てポラライザ３８
により紙面に平行な偏波面を持つ直線偏光の光線にな
る。

【００４５】この直線偏光の光線はノマルスキープリズ
ム１６を経て互いに直交する偏波面を有する２つの直線
偏光に分離されて進行し、そしてコンデンサーレンズ９
で屈折される。そして２つの直線偏光の光は、レチクル
８上の対物レンズ６の視野内を照明する。互いに直交す
る偏波面を有する２つの直線偏光の光線は対物レンズ６
を経て、ノマルスキープリズム５によって再び１つの光
線に合成される。２つのノマルスキープリズムの間で与
えられる位相差が、物体による位相変調が無い場合にπ
の整数倍となるように２つのノマルスキープリズムの挿
入位置が調整される。また、二つのノマルスキープリズ
ム１６、５の挿入方位は、二つのプリズムの楔の方位が
一致するようにし、かつ紙面に対してπ／４の方位とす
る。このとき、ノマルスキープリズム５を出た光線は物
体による位相変調がない場合に紙面に平行もしくは垂直
偏波面の直線偏光となる。

【００４６】１／４波長板１０は、直前の光線の直線偏
光方向、つまり紙面に平行もしくは垂直方向に対し方位
π／４で挿入されている。したがって、レチクル８の回
路描画面７上に回路パターンなどの段差などが全く無
い、平坦なガラス部分を透過した光線は、１／４波長板
１０を透過して円偏光となる。この円偏光の光線は光軸
のまわりに回転自在に配置された１／２波長板１１を通
過したあと、コレクターレンズ２８により屈折され、検
光子の作用をする偏光ビームスプリッタ１２で偏光分離
される。紙面に平行な直線偏光の成分が光検出器１３ｂ
によって光電変換され、垂直な直線偏光の成分が光検出
器１４ｂによって光電変換される。

【００４７】光検出器１３ｂ、１４ｂは多素子の２次元
の撮像素子になっている。このため光検出器１３ｂ、１
４ｂは光検査レチクル８のパターン描画面７と共役な面
に位置する。２次元結像素子の各々素子の位置に応じ
て、異物の位置が検出される。また、本実施の形態にお
いては、２つの２次元リニアセンサーの位置合わせが特
に重要である。位置合わせの誤差が残留すると、誤差と
等しい大きさの疑似欠陥をパターン描画面の段差部分で
発生する。機械的に完全な位置合わせが行えない場合に
は、信号処理部１８に画像処理回路を内蔵させ、周知の
画像処理技術によって電気的な位置合わせを行う。

【００４８】１／２波長板１１の回転角が「原理」の項
で述べたアナライザ角φの２倍に対応する。１／２波長
板の方位はアナライザ角φが略々π／４となるように設
定する。実際の検査に先立ち、被検査レチクルの無欠陥
の位相シフター部分の段差を観察して、同一のゲインに
調整された光検出器１３ｂ、１４ｂの電気信号の差異が
最も小さくなるように、１／２波長板の方位を微調整す
る。

【００４９】上記のセットアップにより、レチクル８の
回路描画面内の位相シフター部分のシフト量の不良、ま
たは光透過部分（ガラス部分）に付着した位相物体の異
物が存在する場合のみに、光検出器１３ｂ、１４ｂの電
気信号に差異が生じ、無欠陥の場合には差異を生じな
い。光検出器１３、１４によって光電変換された電気信
号は差動アンプ１５で差動信号となり、プラス側とマイ
ナス側の二つのスライスレベルを有する２値化回路であ
る、ウインドウコンパレータ回路を有する信号処理回路
１８に入力される。信号処理回路１８は２値化信号の値
や、差動信号の値などを、コンピュータ１９に出力す
る。

【００５０】信号処理回路１８のウインドウコンパレー
タ回路のプラス側とマイナス側の二つのスライスレベル
は光学的なノイズ、電気的なノイズによって疑似欠陥を
生じないレベルに設定する。本実施の形態では対物レン
ズの視野内を一括して検査が可能である。回路描画面７
内の対物レンズの視野よりも大きな領域を検査する場合
には、顕微鏡の光軸を横切る方向に、ＸＹステージ２６
をステッピング動作させて、対物レンズの視野を検査領
域内でマトリックス状に位置させ、所望の面積を検査す
ることが可能である。

【００５１】前述の第一、第二の実施の形態と同様に、
コンピュータ１９は、駆動部２７を介してＸＹステージ
２６を移動し、アクチュエータ２２、２３、２４、２５
を制御し、前述の光学素子５、１０、１１、１６を微調
整可能で、検査開始前のセットアップが自動で可能であ
る。また、コンピュータ１９は欠陥のレチクル内の位置
と欠陥位置での差動信号量を示す、マップを生成し、表
示部２１に表示する。

【００５２】図４は本発明の第四実施の形態の装置構成
を示す図である。第四実施の形態の第三実施の形態に対
する主たる違いは、画像の取り込み方法にある。第三実
施の形態では、紙面に平行な直線偏光の成分と垂直な直
線偏光の光線はビームスプリッタ１２によって偏光分離
されて別々の光検出器１３ｂ、１４ｂによって光電変換
されていた。したがって、実時間的に差画像を生成し得
る。第四実施の形態では１つの光検出器７０（光検出器
１３ｂ、１４ｂを兼用した光検出器）と紙面に平行な偏
波面の直線偏光の成分を透過させるアナライザ７１によ
って、紙面に平行な直線偏光の成分による画像と、垂直
な直線偏光の成分による画像を別々の時間に取り込む。
第１、第２実施の形態の紙面に平行な直線偏光の成分に
よる画像に相当する画像は１／２波長板１１をアナライ
ザ角φがπ／４になるように( もしくは(17)式できまる
アナライザ角φとなるように) 設定してから取り込む。
つぎに第１、第２実施の形態の紙面に垂直な直線偏光の
成分による画像に相当する画像は１／２波長板１１をア
ナライザ角φが３π／４になるように( もしくは(17)式
できまるφ＋90° (π/2) となるように) 設定してから
取り込む。この結果、対物レンズ６の１つの視野内の物
体に対応する２つの画像が得られる。

【００５３】これらの画像は一度、画像メモリー部３９
に別々に蓄えられ、２つの画像データとなる。その後、
画像メモリー部３９内で２つの画像の差画像が計算によ
って算出され、差画像信号として信号処理部１８に入力
される。またアクチュエータ１０１でアナライザ７１を
直接駆動して、アナライザ角φをπ／４と３π／４，も
しくは(17)式で決まる角度と(17)式で決まる角度に９０
°を加えた角度に設定して２つの画像を得てもよい。ま
たアナライザ角φはπ／４もしくは(17)式で決まる角度
となるようにアナライザ７１または１／２波長板１１を
回転させて設定し、そのアナライザ角φに直交する偏光
状態の光の取り込みは、アナライザ７１，または１／２
波長板１１を固定したままでも可能である。このときは
ポラライザ３８の方位を９０°変更させて２つの画像を
得る。すなわちまずポラライザ３８を紙面に平行な方位
にして、アナライザ角φをアナライザ７１の方位もしく
は１／２波長板１１によりπ／４もしくは(17)式の角度
に設定し、このときに得られる第１の画像をメモリーす
る。次にアナライザ角φはそのままで、ポラライザ３８
をアクチュエータ１０２により紙面に垂直な方位にす
る。これはアナライザ角φを９０°回転させるのと等価
である。ここで得られる画像を第２の画像としてメモリ
ーする。なお本実施の形態ではポラライザは紙面に平行
方向と垂直方向の９０°の角度変更のみを行え、アナラ
イザ角を９０°だけ増減する目的にのみ用いられる。こ
れはノルマスキープリズム１６で分離された２つの光線
の振幅比を１：１に保つために重要である。

【００５４】本実施の形態においてもプラス側とマイナ
ス側の二つのスライスレベルを有する２値化回路である
ウインドウコンパレータ回路を有する信号処理回路１８
は、２値化信号の値や差動信号の値などをコンピュータ
１９に出力する。信号処理回路１８のウインドウコンパ
レータ回路のプラス側とマイナス側の二つのスライスレ
ベルは光学的なノイズ、電気的なノイズによって疑似欠
陥を生じないレベルに設定する。

【００５５】コンピュータ１９は、第三実施の形態と同
様に欠陥のレチクル内の位置と欠陥位置での異物の大き
さを表す信号を示すマップを生成し、表示部２１に表示
する。コンピュータ１９は検査実行中のπ／２波長板１
１の方位の制御やＸＹステージ２６の駆動制御、画像蓄
積部３９の制御などを行う。コンピュータ１９はアクチ
ュエータ２２、２３、２４、２５を制御し、前述の光学
素子５、１０、１１、１６を微調整可能で、検査開始前
の、セットアップが自動で可能である。本実施の形態で
は実際の検査に先立ち、被検査レチクルの無欠陥の位相
シフター部分の同一箇所の段差の像である。２つの画像
データによって計算される差画像信号が最も小さくなる
ように、１／２波長板の方位を微調整し２つの画像を取
り込むときのおのおのに対応する２つの方位角を決定す
る。

【００５６】外部のオペレータは、インターフェース２
０を介して、コンピュータ１９に対し検査感度、検査領
域、装置の初期設定の実行、検査の実行などを入力す
る。図５は本発明の第五実施の形態の装置構成を示す図
である。第五実施の形態と第四実施の形態との唯一の相
違点はπ／２波長板１１の設置箇所にある。第一実施の
形態から第四実施ではπ／２波長板１１は対物レンズ６
と光検出器（撮像素子）の間に設置されていたが、第五
実施の形態ではこれをコンデンサレンズ９と光源３３の
間に設置している。本実施の形態ではアナライザ角φは
アナライザ７１をアクチュエータ１０１により、まずπ
／４もしくは(17)式の角度に設定し、ポラライザ３８の
方位，１／２波長板１１の光軸軸の方位を紙面に平行と
し、第１の画像を得る。次に１／２波長板１１の光軸軸
の方位を紙面に４５°の方位として第２の画像を得る。
つまりポラライザ３８の回転の代わりに１／２波長板１
１を回転させている。１／２波長板１１はレチクル８と
光源３３との間に位置するので、像ずれは生じない。ま
た前述の実施の形態は光学顕微鏡として用いることが可
能であり、第四、第五実施の形態を光学顕微鏡として用
いるときは光源からの光線は白色光も可能である。白色
光を用いるときは１／２波長板、１／４波長板は用いず
に構成した方がよい。また落射照明の光学顕微鏡にも容
易に応用可能である。

【００５７】図６は本発明の第六実施の装置構成を示す
図である。第六実施の形態は落射照明方法によって装置
を構成した例である。図１と同様の部材には同様の符号
を付して、その詳細説明は省略する。本実施の形態では
反射光による欠陥検査を行っている。本実施の形態のよ
うな装置ではシフターによって与えられる検査用光源の
位相シフト量はシフターの材質によって同じｉ線用のも
のでも様々に変化する。従って前述の実施の形態の装置
（透過式）のように露光波長を用いてもアナライザ角を
（１７）式によって決定しなければならない。すなわ
ち、本実施の形態においては、使用波長は露光波長に限
定されない。

【００５８】図６において、レーザ光源１から射出する
光線は紙面に４５°の方位の偏波面の直線偏光とする。
この光線はコリメートレンズ２によって平行光となって
ＸＹ走査部５１で空間的に偏向される。ＸＹ走査部５１
は振動ミラー等から構成され、モータ等の駆動部５０に
よって、レチクル８上で紙面内１次元方向にレーザ光源
１から射出する光線を走査する。ＸＹ走査部５０から射
出した光線は第１リレーレンズ５２、第２リレーレンズ
５３、１／２波長板６２を経て、第３リレーレンズ５４
によって屈折され、ハーフミラー５５によって対物レン
ズ９の光軸ＡＸに沿って反射され、ノマルスキープリズ
ム１６を通過し、互いに偏光方向が直交する２つの直線
偏光であって、僅かな相対角度をなす光線に分離して進
行する。この互いに偏光方向が直交する２つの直線偏光
であって、僅かな相対角度をなす光線に分離して進行す
る２つの光は対物レンズ９によって屈折され、２値レチ
クル（振幅透過率を２通り有するレチクル）８ａ上にレ
ーザスポットが形成される。２値レチクル８ａ上ではノ
マルスキープリズム１６の働きによりわずかに位置のず
れた２つのスポットが近接して形成され、これらのスポ
ットはＸＹ走査部５１の働きによってレチクル８ａ上を
１次元走査する。１／２波長板６２は光源からの光をノ
マルスキープリズム１６のシャー方向に対して正確に４
５°となるように微調整するものである。微調整された
光がノマルスキープリズム１６に入射する。

【００５９】２値レチクル８ａで反射した光線はコンデ
ンサーレンズ（対物レンズ）６ａに入射し、屈折され、
コンデンサーレンズ６ａの瞳位置近傍に位置するノマル
スキープリズム１６を再度通過し、ハーフミラー５５を
透過し、１／４波長板１０、１／２波長板１１を通過
し、偏光ビームスプリッタ１２に達する。偏光ビームス
プリッタ１２を通過する光線は光線ｉ１となり光軸ＡＸ
を中心としてＸ軸に４５°の方位の直線偏光となる。偏
光ビームスプリッタ１２で反射された光線は光線ｉ２と
なり光軸ＡＸを中心としてＸ軸に１３５°の方位の直線
偏光となる。

【００６０】図６における各光学素子の光軸ＡＸを中心
としたＸ軸に対する方位角は、Ｙ軸方向を正とすると、
１／４波長板１０の光学軸は０°、ノマルスキープリズ
ム１６の楔の向きは０°、偏光ビームスプリッタ１２の
アナライザ角（φ）は（１７）式により決定する。実際
にはレチクル８ａの無欠陥のシフターの段差での差動出
力が最小となるようにアクチュエータ２２は１／２λ板
を回転させる。また、２値レチクル８ａ上に２つのビー
ム間に位相差が生じるような回路パターンなどが全くな
いときに、ノマルスキープリズム１６とレチクル８ａの
間で２つの光線（ノマルスキープリズム１６で分離され
た２つの光線）に与えられる位相差の初期値が２πの整
数倍になるように（１／４波長板１０を透過する光線が
円偏光となるように）ノマルスキープリズム１６を光軸
ＡＸを横切る方向にアクチュエータ２５が位置調整す
る。アクチュエータ２５はコンピュータ１９によって制
御される。

【００６１】光線ｉ１はレンズ５７によって屈折され、
光電変換素子５９に入射する。光電変換素子５９は光線
ｉ１を光電変換し、映像信号を出力する。光線ｉ２はレ
ンズ５８によって屈折され、光電変換素子６０に入射す
る。光電変換素子６０は光線ｉ２を光電変換し、映像信
号を出力する。２つの映像信号は差動アンプ１５に入力
され、差動アンプ１５は振幅差動信号を出力する。この
差動信号は、プラス側とマイナス側の二つのスライスレ
ベルを有する２値化回路であるウインドウコンパレータ
回路を有する信号処理回路１８に入力される。信号処理
回路１８は２値化信号の値や、差動信号の値などを同期
装置６１に出力する。信号処理回路１８の２つのスライ
スレベルは第一の実施の形態と同様にして設定する。な
おスライスレベルはインターフェース２０、コンピュー
タ１９を介して外部より設定可能である。同期装置６１
は検査実行中のＸＹ走査部５１とＸＹステージ２６の同
期制御を行う。ＸＹステージ２６は駆動部２７によっ
て、ＸＹ走査部５１による１次元走査の方向とほぼ直交
する方向に移動される。ＸＹ走査部５１と駆動部２７に
よりレチクル８ａ上の２次元領域が検査可能となる。コ
ンピュータ１９は、同期装置６１からのＸＹステージ２
６及びＸＹ走査部の制御情報と同期して、２値化信号や
差動信号及び光電変換素子５９、６０からの信号を入力
し、第一の実施の形態と同様に異物マップを生成し、表
示部２１に表示する。

【００６２】コンピュータ１９はアクチュエータ２５を
制御し、ノマルスキープリズム１６を微調整可能であ
り、アクチュエータ２２を制御し、１／２波長板１１を
微調整可能であり検査開始前のセットアップが自動で可
能である。外部のオペレータは、インターフェース２０
を介して、コンピュータ１９に対し、検査感度、検査領
域、装置の初期設定の実行、検査の実行などを入力す
る。

【００６３】図７は本発明の第七実施の装置構成を示す
図である。第七実施の形態の装置構成は図６に示す第六
実施の形態の装置構成とほぼ同じ光学構成である。図６
と同様の部材には同様の符号を付して、その詳細説明は
省略する。本実施の形態の特徴はＸＹ走査部５１の位置
にあり、本実施の形態ではレチクル８ａからの反射光が
もう一度、ＸＹ走査部５１を通過するようになってい
る。すなわち、コンフォーカル顕微鏡の光学構成となっ
ている。したがって光電変換素子５９、６０に入射する
光線は、レチクル８ａ上の走査位置にかかわらず、常に
静止するので、レンズ５７、５８によってこれらを集光
し、集光点（レチクル８上の被検査面と共役な点）にピ
ンホール６３、６４を設けて不用な光（フレアーなど）
を減少させている。

【００６４】図８は本発明の第八実施の装置構成を示す
図である。第八実施の形態は前述の第一実施の形態から
第七実施の形態におけるノマルスキープリズム（１６、
５）を偏光ビームスプリッタ面を有するプリズムで置き
換えたものである。他の構成は図１〜図７と同様なの
で、偏光ビームスプリッタ面を有するプリズムの部分の
みを説明する。説明の便宜上、図６の装置におけるノマ
ルスキープリズム１６とアクチュエータ２５を図８の装
置（反射ミラーＭ３、プリズム８１、アクチュエータ８
３、８４）に置き換えることとして説明する。

【００６５】図６において、光源１からの光線はハーフ
ミラー５５で反射され、図８の反射ミラーＭ３に入射す
る。ミラーＭ３で反射された光線はプリズム８１に入射
する。プリズム８１は２つの反射平面Ｍ１、Ｍ２と偏光
ビームスプリッタ平面ＰＢＳ１からなる。これらの平面
は紙面に垂直である。偏光ビームスプリッター平面ＰＢ
Ｓ１は紙面に平行な偏波面の直線偏光を透過させ、垂直
な直線偏光を反射させる。反射平面Ｍ１と偏光ビームス
プリッター平面ＰＢＳ１は平行であって、反射平面Ｍ２
と偏光ビームスプリッター平面ＰＢＳ１は平行から若干
（例えば数度）角度が付いている。プリズム８１は回転
軸８２を中心にアクチュエータ８３によって回転可能
で、また紙面に平行で、かつ偏光ビームスプリッター平
面ＰＢＳ１に平行な方向にもアクチュエータ８３によっ
て移動可能である。アクチュエータ８３もコンピュータ
１９によって制御される。

【００６６】プリズム８１はノマルスキープリズムと全
く同様の機能を有する。つまり、入射光線を互いに直交
する偏波面であって僅かな角度（分離角度）を有する２
つの光線に分離する。２つの光線はコンデンサーレンズ
６ａを経てレチクル８ａに入射し、レチクル８ａ上で僅
かに位置のずれた２つのスポットを形成する。２つの光
線はレチクル８ａによって反射され、もとの光路を遡り
再び一つの光線になってプリズム８１の外に出る。

【００６７】プリズム８１をアクチュエータ８３によっ
て回転軸８０を中心に回転させると、シャー量を変化さ
せることができる。また紙面に平行で、かつ偏光ビーム
スプリッター平面ＰＢＳ１に平行な方向（レンズ６ａの
光軸と直交する方向）に移動させることで２つの光線の
位相差を調整できる。反射ミラーＭ３が常にＰＢＳ１と
平行になるようにプリズム８１の回転にあわせて、反射
ミラーＭ３を回転軸８０を中心にアクチュエータ８４に
よって回転させれば、一方の光線の移動を減少させて、
他方の光線のみを移動することができる。アクチュエー
タ８３、８４もコンピュータ１９によって制御される。
このようにプリズム８１はシャー量（レチクル８ａ上で
のずれ量）と初期位相差量を調整でき、ノマルスキープ
リズムと同様に扱える。したがって光線分離手段以外の
構成、機能は第一実施の形態から第七実施の形態と同様
で全く問題無い。

【００６８】図９は本発明の第九実施の装置構成を示す
図である。第九実施の形態は第八実施の形態の変形例で
ある。第八実施の形態との違いはやはり光線分離手段
（もしくは光線合成手段）に有る。説明の便宜上、本実
施の形態においても図６の装置におけるノマルスキープ
リズム１６とアクチュエータ２５を図９の装置（反射ミ
ラーＭ１、Ｍ２、Ｍ３、偏光ビームスプリッタＰＢＳ
１、ＰＢＳ２、アクチュエータ９０）に置き換えること
として説明する。

【００６９】本実施の形態ではノマルスキープリズムの
代わりに二つの反射ミラーＭ１、Ｍ２と二つの偏光ビー
ムスプリッターＰＢＳ１、ＰＢＳ２で光線分離手段（も
しくは光線合成手段）を構成している。ＰＢＳ１、ＰＢ
Ｓ２の偏光ビームスプリッター平面と反射ミラーＭ１、
Ｍ２の反射平面は紙面に垂直であってＰＢＳ１、ＰＢＳ
２の偏光ビームスプリッター平面とミラーＭ１の反射平
面は平行であり、ミラーＭ２は紙面に垂直な回転軸９１
を中心にアクチュエータ９０により回転可能である。ま
たアクチュエータ９０により、これらの光学系全体もし
くは一部（例えばミラーのみ）をＸ方向に平行移動させ
ることもできる。

【００７０】偏光ビームスプリッタＰＢＳ１、ＰＢＳ２
は紙面に平行な偏波面の直線偏光を透過させ、紙面に垂
直な偏波面の直線偏光を透過させる。したがってミラー
Ｍ３により反射される照明光はＰＢＳ１により偏光分離
され互いに偏光方向が直交する光線ＯＥ、ＥＯに分かれ
て、反射ミラーＭ１、Ｍ２に向かいそれぞれ反射され
る。光線ＯＥは偏光ビームスプリッタＰＢＳ２を透過
し、光線ＥＯは反射され、コンデンサーレンズ６ａに向
かって進行する。光線ＥＯは反射ミラーＭ２を僅かな角
度だけ回転軸９１を中心に傾けることで、光線ＯＥに対
して僅かの角度だけことなる方向でＰＢＳ２から射出す
る。したがって対物レンズを通過した後のシャー量2δ
を任意に調整可能である。また反射ミラーＭ２をＸ方向
にアクチュエータ９０によって移動させることで、ＯＥ
光線ＯＥと光線ＥＯの初期位相差量を調整可能である。

【００７１】このようにして二つの偏光ビームスプリッ
タと２枚の平面ミラーによってもノマルスキープリズム
の代用になり、全く同じ機能をさせることができる。前
述の第一から第九の実施の形態では、レチクルの回路パ
ターンはシフターによって描画されていることとした
が、クロム等の遮光の膜による回路パターン（もしくは
クロム等の遮光の膜による回路パターンとシフターとの
混在による回路パターン）が描画されたレチクル上の位
相物体である異物（半透明性の異物）も同様の方法に検
出できる。

【００７２】また、対物レンズの瞳近傍に光線分離手段
（ノマルスキープリズム等）を設置可能なときは２つの
直線偏光がわずかな角度をなすものがよく、それ以外の
場所では平行に分離する装置でよい。対物レンズ等の光
学系と使用する光線分離手段（ノマルスキープリズム
等）の光学設計に応じて、設置場所を適宜選択すればよ
い。

【００７３】また、上述の実施の形態でレチクルと検査
光（光源１からのレーザビーム等）との相対走査は、レ
チクルステージ２６と検査光との少なくとも一方を移動
するようにしてもよい。尚、上述の第一から第五の実施
の形態において、アナライザ角の調整は、１／２λ板を
回転させることとしたが、１／２波長板を省略して、ア
クチュエータ２２と同様のアクチュエータ１００（図
１、図３、図６、図７参照）によって偏光ビームスプリ
ッタ１２を対物レンズ６の光軸を中心軸として回転さ
せ、アナライザ角φがπ／４となるようにしてよい。ア
クチュエータ１００もコンピュータ１９によって制御さ
れる。

【００７４】また、１／４波長板１０の直前において検
査光がすでに円偏光となるように、ノマルスキプリズム
（１６、５）と光軸との相対位置が調整して、１／４波
長板１０を省略することもできる。また、ポラライザと
ポラライザに隣接した１／４波長板との組み合わせにお
いて、ポラライザを回転することにより、ノマルスキプ
リズム１６を動かすのと同様にノマルスキプリズム１６
で分離された２つの直線偏光の間の位相差を調整するこ
ともできる。

【００７５】また１／２波長板は、偏光回転作用のある
旋光子として例えば磁気光学効果を用いたファラデーロ
や電気光学効果を応用した旋光子に置き換え可能であ
る。

【００７６】

【発明の効果】このように本発明によれば、クロム遮光
膜による回路パターンのコンベンショナルなレチクル、
光透過性の薄膜による位相シフターのみで回路パターン
が描画されたハーフトーンレチクル、位相シフターとク
ロムパターンが混在する位相シフター付きレチクルのす
べてのレチクルにおいて、位相シフター部分の位相シフ
ト量の異常や、光透過性の位相物体の異物の付着の有無
を検査可能である。

【００７７】また、これらのレチクルにおいて、位相シ
フター部分の位相シフト量の異常の有無と、光透過性の
位相物体の異物の付着の有無との両方を検査できる欠陥
検査装置を提供可能である。また微分干渉像のコントラ
ストを可変とする微分干渉顕微鏡を使った欠陥検査装置
を実現することができる。これにより不要な回路パター
ンのコントラストを最小とし、欠陥の画像のみを残して
観察することも可能となる。

【００７８】また微分干渉像のコントラストを可変とす
る微分干渉顕微鏡を得ることもでき、不要な被検査物の
コントラストを最小とし、必要な被検査物の画像のみを
残して観察することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施の形態の装置構成を示す図で
ある。

【図２】本発明の第二実施の形態の光電変換素子部を示
す部分図である。

【図３】本発明の第三実施の形態の装置構成を示す図で
ある。

【図４】本発明の第四実施の形態の装置構成を示す図で
ある。

【図５】本発明の第五実施の形態の装置構成を示す図で
ある。

【図６】本発明の第六実施の形態の装置構成を示す図で
ある。

【図７】本発明の第七実施の形態の装置構成を示す図で
ある。

【図８】本発明の第八実施の形態の装置構成を示す図で
ある。

【図９】本発明の第九実施の形態の装置構成を示す図で
ある。

【符号の説明】

１、３３…光源５、１６…ノマルスキープリズム８…レチクル１０…１／４波長板１１、６２…１／２波長板１２…偏光ビームスプリッタ１３、１４、５９、６０、７０…光検出器１９…コンピュータ３４…干渉フィルタ３８…ポラライザ７１…アナライザ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岩崎純東京都千代田区丸の内３丁目２番３号株式会社ニコン内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光透過性の物質もしくは光遮光性の物質に
より所定のパターンが描画された基板の欠陥を検査する
欠陥検査装置において、前記光透過性物質においてπの整数倍の位相シフトを被
る波長もしくは、前記所定のパターンの露光に使用され
る露光波長とほぼ等しい波長の光であって、直線偏光の
光を射出する光源系と；前記光源からの光を第１の偏光
状態と第２の偏光状態の２つの直線偏光の光に分離する
分離光学系と；前記２つの直線偏光の光を集光し、前記
基板上の異なる２点上に２つの光スポットを形成するコ
ンデンサレンズと；前記２つの直線偏光の光の位相差を
調整する位相差調整手段と；前記２つの光スポットの中
間点と前記基板とを相対移動する走査手段と；前記基板
からの前記２つの直線偏光の光を集光する対物レンズ
と；前記対物レンズで集光された前記２つの直線偏光の
光を第３の偏光状態の光に合成する合成光学系と；前記
第３の偏光状態の光から第４の偏光状態の光と第５の偏
光状態の光を選択する偏光選択手段と；前記第４の偏光
状態の光を光電変換し、第１の光電変換信号を出力する
第１光検出器と；前記第５の偏光状態の光を光電変換
し、第２の光電変換信号を出力する第２光検出器と；前
記第１と第２の光電変換信号の差信号に基づいて、前記
基板の欠陥を検出する検出系とを有することを特徴とす
る欠陥検査装置。
【請求項２】前記検出系は、前記差信号を２値化し、該
２値化された信号に基づいて前記欠陥を検査することを
特徴とする請求項１記載の欠陥検査装置。
【請求項３】前記分離光学系と前記合成光学系との少な
くとも一方は、複屈折性のプリズムを含むことを特徴と
する請求項１記載の欠陥検査装置。
【請求項４】前記分離光学系と前記合成光学系との少な
くとも一方は、偏光ビームスプリッタ面を有するプリズ
ムを含むことを特徴とする請求項１記載の欠陥検査装
置。
【請求項５】前記分離光学系と前記合成光学系との少な
くとも一方は、偏光ビームスプリッタとミラーとの組み
合わせを含むことを特徴とする請求項１記載の欠陥検査
装置。
【請求項６】前記位相差調整手段は、前記分離光学系と
前記合成光学系との少なくとも１つを移動可能な駆動部
材であることを特徴とする請求項１記載の欠陥検査装
置。
【請求項７】前記合成光学系は、複屈折性のプリズム
と、１／４波長板とを含み、前記駆動部材は、前記複屈
折性のプリズムの可動機構と前記１／４波長板の回転機
構とを含むことを特徴とする請求項５記載の欠陥検査装
置。
【請求項８】前記偏光選択手段は、前記対物レンズの光
軸を中心に回転可能な偏光ビームスプリッタであること
を特徴とする請求項１記載の欠陥検査装置。
【請求項９】前記偏光選択手段は、前記対物レンズの光
軸を中心に回転可能なアナライザであることを特徴とす
る請求項１記載の欠陥検査装置。
【請求項１０】前記偏光選択手段は、前記対物レンズの
光軸を中心に回転可能な旋光子と偏光ビームスプリッタ
の組み合わせであることを特徴とする請求項１記載の欠
陥検査装置。
【請求項１１】前記偏光選択手段は、前記対物レンズの
光軸を中心に回転可能なアナライザと前記光軸を中心に
回転可能なポラライザの組み合わせであることを特徴と
する請求項１記載の欠陥検査装置。
【請求項１２】前記偏光選択手段は、前記対物レンズの
光軸を中心に回転可能なアナライザと前記光軸を中心に
回転可能な旋光子の組み合わせであることを特徴とする
請求項１記載の欠陥検査装置。
【請求項１３】前記回転可能なポラライザは前記第４の
偏光状態の光を選択する際の方位角と前記第５の偏光状
態の光を選択する際の方位角の差が９０°であることを
特徴とする請求項１１に記載の欠陥検査装置。
【請求項１４】前記回転可能な旋光子は前記第４の偏光
状態の光を選択する際の方位角と前記第５の偏光状態の
光を選択する際の方位角の差が４５°であることを特徴
とする請求項１２に記載の欠陥検査装置。
【請求項１５】前記回転可能なポラライザは前記基板と
前記光源との間に位置することを特徴とする請求項１１
記載の欠陥検査装置。
【請求項１６】前記回転可能な旋光子は前記基板と前記
光源との間に位置することを特徴とする請求項１２記載
の欠陥検査装置。
【請求項１７】前記偏光選択手段は、アナライザ角が可
変の偏光ビームスプリッタを有し、前記アナライザ角を
π／４に設定して前記欠陥の検査を行うことを特徴とす
る請求項１記載の欠陥検査装置。
【請求項１８】前記第１、第２光検出器は撮像素子を含
むことを特徴とする請求項１記載の欠陥検査装置。
【請求項１９】光透過性の物質もしくは光遮光性の物質
により所定のパターンが描画された基板の欠陥を検査す
る欠陥検査装置において、前記光透過性物質においてπの整数倍の位相シフトを被
る波長もしくは、前記所定のパターンの露光に使用され
る露光波長とほぼ等しい波長の光であって、直線偏光の
光を射出する光源系と；前記光源からの光を第１の偏光
状態と第２の偏光状態の２つの直線偏光の光に分離する
分離光学系と；前記２つの直線偏光の光を集光し、前記
基板上の所定領域を一括して照明するコンデンサレンズ
と；前記２つの直線偏光の光の位相差を調整する位相差
調整手段と；前記基板からの前記２つの直線偏光の光を
集光する対物レンズと；前記対物レンズで集光された前
記２つの直線偏光の光を第３の偏光状態の光に合成する
合成光学系と；前記第３の偏光状態の光から第４の偏光
状態の光と第５の偏光状態の光を選択する偏光選択手段
と；前記第４の偏光状態の光を光電変換し、第１の光電
変換信号を出力する第１光検出器と；前記第５の偏光状
態の光を光電変換し、第２の光電変換信号を出力する第
２光検出器と；前記第１と第２の光電変換信号の差信号
に基づいて、前記基板の欠陥を検出する検出系とを有す
ることを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項２０】前記第１、第２光検出器は複数の素子が
２次元方向に配列された２次元撮像素子を含むことを特
徴とする請求項１９記載の欠陥検査装置。
【請求項２１】前記偏光選択手段は、前記対物レンズの
光軸を中心に回転可能な偏光ビームスプリッタであるこ
とを特徴とする請求項１９記載の欠陥検査装置。
【請求項２２】前記偏光選択手段は、前記対物レンズの
光軸を中心に回転可能なアナライザであることを特徴と
する請求項１９記載の欠陥検査装置。
【請求項２３】前記偏光選択手段は、前記対物レンズの
光軸を中心に回転可能な旋光子と偏光ビームスプリッタ
の組み合わせであることを特徴とする請求項１９記載の
欠陥検査装置。
【請求項２４】前記偏光選択手段は、前記対物レンズの
光軸を中心に回転可能なアナライザと前記光軸を中心に
回転可能なポラライザの組み合わせであることを特徴と
する請求項１９記載の欠陥検査装置。
【請求項２５】前記偏光選択手段は、前記対物レンズの
光軸を中心に回転可能なアナライザと前記光軸を中心に
回転可能な旋光子の組み合わせであることを特徴とする
請求項１９記載の欠陥検査装置。
【請求項２６】前記回転可能なポラライザは前記第４の
偏光状態の光を選択する際の方位角と前記第５の偏光状
態の光を選択する際の方位角の差が９０°であることを
特徴とする請求項２４に記載の欠陥検査装置。
【請求項２７】前記回転可能なポラライザは前記第４の
偏光状態の光を選択する際の方位角と前記第５の偏光状
態の光を選択する際の方位角の差が４５°であることを
特徴とする請求項２５に記載の欠陥検査装置。
【請求項２８】前記回転可能なポラライザは前記基板と
前記光源との間に位置することを特徴とする請求項２４
記載の欠陥検査装置。
【請求項２９】前記回転可能な旋光子は前記基板と前記
光源との間に位置することを特徴とする請求項２５記載
の欠陥検査装置。
【請求項３０】前記第１、第２検出器は兼用であること
を特徴とする請求項１９、２０、２４もしくは２５に記
載の欠陥検査装置。
【請求項３１】前記偏光選択手段は、前記第４の偏光状
態の光と前記第５の偏光状態の光を時分割的に選択する
ことを特徴とする請求項１９、２４もしくは２５に記載
の欠陥検査装置。
【請求項３２】前記位相差調整手段は、前記基板からの
２つの直線偏光が前記基板によって、位相変調と振幅変
調を受けない時に、前記第３の偏光状態は円偏光となる
ように、前記２つの直線偏光の光の位相差を調整するこ
とを特徴とする請求項１または１９記載の欠陥検査装
置。
【請求項３３】光透過性の物質もしくは光遮光性の物質
により所定のパターンが描画された基板の欠陥を検査す
る欠陥検査装置において、光源系からの直線偏光の光を第１の偏光状態と第２の偏
光状態の２つの直線偏光の光に分離する分離光学系と；
前記２つの直線偏光の光の位相差を調整する位相差調整
手段と；前記基板からの前記２つの直線偏光の光を集光
する対物レンズと；前記対物レンズで集光された前記２
つの直線偏光の光を第３の偏光状態の光に合成する合成
光学系と；前記第３の偏光状態の光の偏光状態を可変と
するとともに、前記第３の偏光状態の光から第４の偏光
状態の光と第５の偏光状態の光を選択する偏光選択手段
と；前記第４の偏光状態の光を光電変換し、第１の光電
変換信号を出力する第１光検出器と；前記第５の偏光状
態の光を光電変換し、第２の光電変換信号を出力する第
２光検出器と；前記第１と第２の光電変換信号の差信号
に基づいて、前記基板の欠陥を検出する検出系とを有す
ることを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項３４】微分干渉顕微鏡において、光源からの光を第１の偏光状態と第２の偏光状態の２つ
の直線偏光の光に分離する分離光学系と；前記２つの直
線偏光の光を集光し、前記物体を一括して照明するコン
デンサレンズと；前記物体を透過した前記２つの直線偏
光の光を集光する対物レンズと；前記対物レンズで集光
された前記２つの直線偏光の光を第３の偏光状態の光に
合成する合成光学系と；前記第３の偏光状態の光の偏光
状態を可変とするとともに、前記第３の偏光状態の光か
ら第４の偏光状態の光と第５の偏光状態の光を選択する
偏光選択手段と；前記第４の偏光状態の光を検出する第
１検出器と；前記第５の偏光状態の光を検出する第２検
出器と；前記第１検出器の出力と前記第２検出器の出力
との差に基づいて、前記物体の像を検出する検出系とを
有することを特徴とする微分干渉顕微鏡。
【請求項３５】微分干渉顕微鏡において、光源からの光を第１の偏光状態と第２の偏光状態の２つ
の直線偏光の光に分離する分離光学系と；前記２つの直
線偏光の光によって前記物体を一括して照明するととも
に、前記物体から反射された前記２つの直線偏光の光を
集光する対物レンズと；前記対物レンズで集光された前
記２つの直線偏光の光を第３の偏光状態の光に合成する
合成光学系と；前記第３の偏光状態の光の偏光状態を可
変とするとともに、前記第３の偏光状態の光から第４の
偏光状態の光と第５の偏光状態の光を選択する偏光選択
手段と；前記第４の偏光状態の光を検出する第１検出器
と；前記第５の偏光状態の光を検出する第２検出器と；
前記第１検出器の出力と前記第２検出器の出力との差に
基づいて、前記物体の像を検出する検出系とを有するこ
とを特徴とする微分干渉顕微鏡。