TWI557406B

TWI557406B - An imaging device, a defect inspection device, and a defect inspection method

Info

Publication number: TWI557406B
Application number: TW104109385A
Authority: TW
Inventors: Riki Ogawa
Original assignee: Nuflare Technology Inc
Priority date: 2014-04-04
Filing date: 2015-03-24
Publication date: 2016-11-11
Also published as: KR20150115654A; TW201602558A; KR101707842B1

Description

攝像裝置、缺陷檢查裝置及缺陷檢查方法

本發明係有關攝像裝置、缺陷檢查裝置及缺陷檢查方法。

近年來，隨著半導體裝置的積體度增加，每個元件的尺寸朝微小化邁進，構成各元件之配線或閘極等的寬度亦被微細化。

半導體積體電路的製造中，將電路原版(指光罩或倍縮光罩(reticle)，以下總稱為光罩)轉印於感光性樹脂上來加工晶圓之工程乃為基本。然後，藉由反覆此基本工程，來製造半導體積體電路。

轉印工程中，會使用叫做步進機(stepper)或掃描器(scanner)之曝光裝置。曝光裝置，係使用光作為轉印光源，將倍縮光罩上的電路圖樣縮小至4分之1到5分之1程度而投影於晶圓上。為了半導體積體電路的微細化，使此轉印工程的解析性能提升十分重要。在此，假設成像光學系統的數值孔徑為NA，光源的波長為λ，則解析尺寸和(λ/NA)成比例。是故，藉由謀求數值孔徑NA的提升或波長λ的短波長化，便能將曝光解析度縮小。

此外，就形成微細圖樣之技術而言，EUV(Extreme Ultraviolet；極紫外光)微影、奈米壓印微影(Nanoimprint lithography；NIL)係受到矚目。EUV微影，是使用極端紫外光作為光源，藉此可比習知使用ArF光的曝光裝置形成更微細的圖樣。奈米壓印微影，是將具有奈米尺度的微細構造之模(模具)施加壓力於晶圓的阻劑上，藉此在阻劑上形成微細的圖樣。無論哪一技術，形成於原版的光罩及樣板之圖樣，相較於以往的ArF微影皆更微細，其檢查要求很高的檢查精度。

這樣的半導體積體電路的製造工程中會耗費莫大的成本，因此良率的提升不可或缺。在此，使良率降低的一個很大要因，可舉出光罩或樣板的圖樣缺陷。是故，於檢查時，須要求檢測出極小的圖樣缺陷。日本專利第4236825號公報中，揭示一種能夠檢測光罩上的微細缺陷之缺陷檢查裝置。

於光罩的檢查中，係一面令光罩移動一面對光罩照射光，並藉由感測器拍攝形成於光罩上的圖樣。接著，將得到的光學圖像與基準圖像比較，當差異超出閾值的情形下，便將該處檢測作為缺陷。

在進行檢查之際，必須充分確保入射至感測器的光的光量，若光量不足，會招致檢查精度降低、或檢查時間拉長。在此，反射光學系統中，係令來自光源的光在半反射鏡(half mirror)反射而照射至光罩後，令在光罩反射的光穿透此半反射鏡，接著使該光入射至感測器以拍攝光學圖像。此時，首先會僅利用在半反射鏡反射的光來作為對光罩的照明光，藉此，來自光源的光的光量會變為2分之1。接著，來自光罩的反射光當中，僅利用穿透半反射鏡的光來作為對感測器的入射光，藉此，光的光量會再變為2分之1。也就是說，在此光學系統中，入射至感測器的光，會變為來自光源的光的光量的4分之1。

針對反射光學系統中來自光源的光的光量減少，可藉由使用法拉第旋轉器(Faraday rotator)來改善。但，法拉第旋轉器，會在其周圍產生強力的磁場，因此在和法拉第旋轉器鄰接之元件中恐會產生法拉第旋轉(Faraday rotation)。

本發明，是在具備法拉第旋轉器之攝像裝置當中，提供一種能夠將對於配置於法拉第旋轉器周圍之元件的影響抑制在最小限度的攝像裝置。此外，本發明使用該攝像裝置，提供一種能夠將反射光學系統中的光量降低抑制在最小限度的同時進行檢查之缺陷檢查裝置及缺陷檢查方法。

本發明之攝像裝置，具有：光源；偏光光束分離器，將來自前述光源的光照明至對象物；感測器，讓在前述對象物反射的光透過前述偏光光束分離器而入射，藉此拍攝前述對象物；法拉第旋轉器，配置於前述偏光光束分離器與前述對象物之間，且和前述偏光光束分離器遠離配置，以使前述偏光光束分離器中的法拉第旋轉角成為-0.5度以上0.5度以下。

本發明之缺陷檢查裝置，具有：照明光學系統，具有：光源，射出規定波長的光；及偏光光束分離器，反射從前述光源射出的光；及2分之1波長板，使在前述偏光光束分離器反射的光穿透；及法拉第旋轉器，配置於前述2分之1波長板和作為檢查對象的試料之間，使穿透前述2分之1波長板的光穿透；藉由具有相對於形成於前述試料之反覆圖樣的反覆方向而言落在-5度以上5度以下及85度以上95度以下的各範圍之角度以外的角度的偏光面之光，來照明前述試料；感測器，獲得形成於前述試料上的圖樣的光學圖像；成像光學系統，使在前述試料反射的光，穿透前述2分之1波長板及前述法拉第旋轉器及前述偏光光束分離器，而在前述感測器成像；圖像處理部，針對前述光學圖像求出每個像素的階調值，並取得(1)使得前述階調值的標準差成為最小之，前述法拉第旋轉器所致之光的偏光面的旋轉角度；或(2)將改變前述旋轉角度而取得的複數個光學圖像中的前述階調值的標準差，除以從前述階調值求出之平均階調值的平方根而得之值成為最小時的旋轉角度；角度控制部，對前述法拉第旋轉器施加磁場，使成為在前述圖像處理部取得的前述旋轉角度；缺陷檢測部，基於在對前述法拉第旋轉器施加了前述磁場的狀態下拍攝之光學圖像，來進行前述試料的缺陷檢測；由前述光源的波長、以及將穿透前述法拉第旋轉器的光照明至前述試料之對物透鏡的數值孔徑所決定之解析極限，為不能解析前述圖樣之值，前述法拉第旋轉器，和前述偏光光束分離器遠離配置，以使前述偏光光束分離器中的法拉第旋轉角成為-0.5度以上0.5度以下。

本發明之缺陷檢查方法，具有：使從射出規定波長的光之光源所射出的光，在偏光光束分離器反射，然後使其穿透2分之1波長板及法拉第旋轉器，使成為具有相對於形成於作為檢査對象的試料之反覆圖樣的反覆方向而言落在-5度以上5度以下及85度以上95度以下的各範圍之角度以外的角度的偏光面之光，並將穿透前述法拉第旋轉器的光藉由對物透鏡予以聚光來照明前述試料，使在前述試料反射的光，穿透前述法拉第旋轉器及前述2分之1波長板及前述偏光分光器而在攝像感測器成像，以獲得形成於前述試料之圖樣的光學圖像之工程；針對前述光學圖像求出每個像素的階調值，並取得(1)使得前述階調值的標準差成為最小之，前述法拉第旋轉器所致之光的偏光面的旋轉角度；或(2)將改變前述旋轉角度而取得的複數個光學圖像中的前述階調值的標準差，除以從前述階調值求出之平均階調值的平方根而得之值成為最小時的旋轉角度之工程；對前述法拉第旋轉器施加磁場，使成為前述取得的旋轉角度之工程；基於在對前述法拉第旋轉器施加了前述磁場的狀態下拍攝之光學圖像，來進行前述試料的缺陷檢測之工程；由前述光源的波長、以及前述對物透鏡的數值孔徑所決定之解析極限，為不能解析前述圖樣之值，前述法拉第旋轉器，和前述偏光光束分離器遠離配置，以使前述偏光光束分離器中的法拉第旋轉角成為-0.5度以上0.5度以下。

1‧‧‧試料

2‧‧‧Z平台

3‧‧‧XY平台

14‧‧‧角度控制電路

17a、17b‧‧‧電動機

20₁、20₂、20₃、20₄‧‧‧圖框

100‧‧‧缺陷檢查裝置

106‧‧‧感測器電路

107‧‧‧位置電路

108‧‧‧圖像處理電路

109‧‧‧磁碟裝置

110‧‧‧控制計算機

113‧‧‧自動裝載機控制電路

114a‧‧‧XY平台控制電路

114b‧‧‧Z平台控制電路

115‧‧‧磁帶裝置

116‧‧‧軟碟裝置

117‧‧‧顯示器

118‧‧‧圖樣監視器

119‧‧‧印表機

120‧‧‧匯流排

122‧‧‧雷射測長系統

130‧‧‧自動裝載機

134‧‧‧缺陷檢測電路

1001、2001‧‧‧光源

1002‧‧‧偏光光束分離器

1003、2003‧‧‧2分之1波長板

1004‧‧‧法拉第旋轉器

1004a‧‧‧光學材料

1004b‧‧‧線圈

1005、2005‧‧‧對物透鏡

1006、2006‧‧‧光罩

1007、2007‧‧‧感測器

2002‧‧‧半反射鏡

【圖1】本實施形態之攝像裝置一例示意圖。

【圖2】光的偏光面旋轉之情形說明圖。

【圖3】光的偏光面旋轉之情形說明圖。

【圖4】本實施形態的比較例之攝像裝置一例。

【圖5】本實施形態中的缺陷檢查裝置構成圖。

【圖6】短路缺陷的一例模型示意圖。

【圖7】開路缺陷的一例模型示意圖。

【圖8】邊緣粗糙(edge roughness)所致之缺陷模型示意圖。

【圖9】線/間距(line & space)圖樣模型示意圖。

【圖10】對圖9的圖樣施以空間頻率過濾之例子模型圖。

【圖11】試料的光學圖像的取得手續說明圖。

【圖12】法拉第旋轉器和偏光光束分離器的距離，與偏光光束分離器中的法拉第旋轉角之關係示意一例。

【圖13】法拉第旋轉器所產生的磁場對周圍的光學元件造成之影響模型示意一例。

【圖14】法拉第旋轉器所產生的磁場對周圍的光學元件造成之影響模型示意另一例。

【圖15】支撐構件以3點來支撐試料之狀態示意圖。

【圖16】在光罩上複數個晶片區域沿X方向及Y方向排列之情形示意圖。

【圖17】本實施形態之攝像裝置另一例示意圖。

圖1為本實施形態之攝像裝置一例，示意其構成。該攝像裝置，具有將光罩1006照明之照明光學系統OP1、及使在光罩1006反射的光成像於感測器1007之成像光學系統OP2、及將光罩1006的圖樣攝像之感測器1007。

照明光學系統OP1，具有光源1001、光束成形光學系統1008、偏光光束分離器1002、2分之1波長板1003、法拉第旋轉器1004、對物透鏡1005。光束成形光學系統1008，包含將光線擴大之擴束透鏡(expander lens)、及生成面光源之積分透鏡(integrator lens)、及被設定倍率以便將光罩面以所需尺寸照明之繼光透鏡(relay lens)等。另一方面，成像光學系統OP2，具有對物透鏡1005、法拉第旋轉器1004、2分之1波長板1003、偏光光束分離器1002、成像光學系統1009。成像光學系統1009中，包含透鏡群，用來在感測器1007的面上以所需倍率使光罩1006的像成像。偏光光束分離器1002、2分之1波長板1003、法拉第旋轉器1004及對物透鏡1005，對於照明光學系統OP1和成像光學系統OP2為共通。

作為圖1的光源1001，能夠使用雷射光源。本實施形態中，較佳是使用射出DUV(Deep Ultraviolet radiation；遠紫外)光之光源。藉此，能夠不像使用EB(Electron Beam；電子束)當做光源時般引發產能降低的問題而進行檢查。

從雷射光源射出的光，一般為直線偏光。本實施形態中，使用該直線偏光，將檢查對象亦即光罩1006予以照明來進行檢查。藉此，能獲得高解析度的光學圖像。但，本實施形態並不限於此，亦可藉由圓偏光來照明檢查對象。按照圓偏光，能獲得解析特性沒有方向性之光學圖像。另，若要以圓偏光照明檢查對象，只要令從光源射出的光穿透4分之1波長板，再將該穿透光照明檢查對象即可。

圖1的照明光學系統OP1中，從光源1001射出的直線偏光，會在偏光光束分離器1002反射，穿透2分之1波長板1003後，入射至法拉第旋轉器1004。

偏光光束分離器1002，例如能夠做成為在45度直角稜鏡的斜面上塗布黏著偏光膜而成之方塊狀的光束分離器。

法拉第旋轉器1004，具有供光穿透之光學材料1004a、及捲繞安裝於其周圍之線圈1004b。光學材料1004a中，使用對於來自光源1001的光而言具有高穿透率之材料。舉例來說，當使用射出DUV光之物來作為光源1001的情形下，SiO₂、CaF₂或MgF₂等對於紫外光具有穿透性之材料會被用作為光學材料1004a。線圈1004b，係被捲繞安裝，而可藉由流通電流，對光學材料1004a在沿著和光行進方向平行之方向施加磁場。

法拉第旋轉器1004，係藉由法拉第效應(Faraday effect)使光的偏光面旋轉。在此，所謂法拉第效應，係指當使直線偏光入射至光學材料，並在和光的進行方向同一方向施加磁場，則直線偏光的2個成分(右旋之圓偏光及左旋之圓偏光)的相位速度會發生偏差，其結果，由於在出口的相位差，造成從光學材料射出的光(直線偏光)的偏光面會旋轉之現象。

本實施形態中，較佳是光穿透法拉第旋轉器1004兩次，藉此其偏光面會藉由往復而90度旋轉。也就是說，較佳是對光學材料施加磁場使得光藉由往復而90度旋轉。圖2及圖3為光的偏光面旋轉之情形說明圖。另，該些圖中，與圖1標記相同符號者，表示相同之物。

圖2例子中，藉由穿透2分之1波長板1003，直線偏光L的偏光面會45度旋轉。然後，藉由穿透法拉第旋轉器1004，該直線偏光L會使偏光面再45度旋轉。其後，該直線偏光L，藉由對物透鏡1005而在光罩(圖2中未圖示)上成像。

接著，圖3中，在光罩(圖3中未圖示)反射的直線偏光L，穿透對物透鏡1005，然後入射至法拉第旋轉器1004。藉由穿透法拉第旋轉器1004，直線偏光L的偏光面會45度旋轉。然後，藉由穿透2分之1波長板1003，直線偏光L的偏光面會-45度旋轉。

像這樣，圖2及圖3的例子中，從光源1001射出的光，藉由穿透法拉第旋轉器1004兩次，其偏光方向90度旋轉。藉此，圖1中，從光源1001射出的光，會被偏光光束分離器1002反射而朝向光罩1006，但在光罩1006反射的光，其偏光方向會90度旋轉，藉此會變成穿透偏光光束分離器1002，不會朝向光源1001而會朝向感測器1007。藉由光入射至感測器1007，感測器1007會拍攝光罩1006的光學圖像。

此外，將光罩1006照明的光的偏光方向，會因法拉第旋轉器1004及2分之1波長板1003這兩者而變化。在此，針對法拉第旋轉器1004，藉由改變對光學材料施加之磁場大小，能夠使光的偏光方向的角度變化。另一方面，針對2分之1波長板1003，藉由對其設置旋轉機構，可使旋轉角任意變化。

另，上述當中，作為法拉第旋轉器的例子，係講述藉由對線圈流通電流而對光學材料施加磁場，但法拉第旋轉器並不限於像這樣使用電磁鐵，亦可使用永久磁鐵，或將電磁鐵與永久磁鐵組合。光的折射率，會因應溫度而近乎直線性地變化。因此，電磁鐵中，線圈會產生溫度分布而恐會發生像差。另一方面，當使用永久磁鐵的情形下可避免這樣的問題。在此情形下，較佳是設計成可變更永久磁鐵的種類或個數，以便磁場因應必要之旋轉角來產生。此外，若為組合永久磁鐵與電磁鐵，則可設置產生基本的磁場之永久磁鐵，在此基礎下，僅讓電磁鐵產生和發生必要的旋轉角所需的磁場之差值。若為此構成，則無需更換永久磁鐵等，且能將溫度上昇抑制在最小限度。

需說明的是，由於法拉第旋轉器會產生磁場，故因為來自法拉第旋轉器的漏洩磁場，恐讓周圍的元件也發生法拉第效應。特別是，偏光光束分離器1002發生法拉第效應會導致問題。針對這一點，以下詳述之。

如前述般，圖1中從光源1001射出的光，藉由穿透法拉第旋轉器1004兩次，其偏向方向90度旋轉。藉此，從光源1001射出的光，會被偏光光束分離器1002反射而朝向光罩1006，但在光罩1006反射的光，其偏向方向會90度旋轉，藉此會穿透偏光光束分離器1002，不會朝向光源1001而會變成朝向感測器1007。此時，光必須在保持著藉由法拉第旋轉器1004而旋轉之偏向方向的狀態下穿透偏光光束分離器1002。這是因為，如此一來，如後述般，因光罩1006的短路缺陷或開路缺陷而散射的光，便會和因邊緣粗糙而散射的光分離而入射至感測器1007。

然而，如果偏光光束分離器1002發生法拉第效應，那麼光的偏向方向在偏光光束分離器1002也會變化，故因邊緣粗糙而散射的光恐會穿透。如此一來，在感測器2007拍攝的光學圖像中，短路缺陷或開路缺陷所致之明暗、及邊緣粗糙所致之明暗便無法區別，而導致對光學解析極限以下的圖樣檢查造成妨礙之結果。

圖12為法拉第旋轉器和偏光光束分離器之間的距離，與偏光光束分離器中的法拉第旋轉角之關係示意一例。另，上述距離，能夠訂為從法拉第旋轉器的磁光晶體(magneto-optic crystal)或磁鐵之端面，至構成偏光光束分離器的稜鏡之端面為止的長度。如圖12所示，若法拉第旋轉器和偏光光束分離器的距離變大，則偏光光束分離器中的法拉第旋轉角變小。在此，法拉第旋轉角的變化的比例並不均一。舉例來說，在具有如圖12所示般特性的情形下，當法拉第旋轉角比-1.0度還小時，法拉第旋轉角相對於距離而言會大略一次函數地變化。若法拉第旋轉角變得比-1.0度還大，則變化的比例會減少，在-0.5度以下更加減少。然後，在法拉第旋轉角為-0.2度以下，相對於法拉第旋轉器和偏光光束分離器的距離而言幾乎不會變化。

圖13及圖14為法拉第旋轉器1004所產生的磁場對周圍的光學元件造成之影響模型示意圖。圖13中，法拉第旋轉器1004的磁場，會波及偏光光束分離器1002、2分之1波長板1003及對物透鏡1005。相對於此，如圖14般，若從法拉第旋轉器1004至周圍的光學元件為止之距離變大，則法拉第旋轉器的磁場的影響便不會波及偏光光束分離器1002或對物透鏡1005。

鑑此，本實施形態中，係在法拉第旋轉器1004和周圍的光學元件之間設置規定距離，以使法拉第旋轉器1004對周圍的光學元件造成之影響成為最小限度。此時，若距離變得愈大則對偏光光束分離器1002的影響愈變小，但另一方面攝像裝置全體的大小會變大。是故，較佳是比較考量兩者來取適當的距離。也就是說，理想是偏光光束分離器1002中的法拉第旋轉角為0度，但由圖12可知，若要設計成0度，和法拉第旋轉器1004的距離必須拉得相當大，並不實際。是故，併予考量攝像裝置全體的大小，將法拉第旋轉器1004遠離偏光光束分離器1002來配置，以使偏光光束分離器1002中的法拉第旋轉角的絕對值成為0.5度以下，較佳為0.2度以下。本構成中，由於光在法拉第旋轉器中往復，因此法拉第旋轉角為0度時，從對象物反射的光穿透偏光光束分離器之比例會變為0%。此外，法拉第旋轉角為45度時，從對象物反射的光穿透偏光光束分離器之比例會變為100%。是故，法拉第旋轉角的設定範圍為0度至45度。另一方面，光學元件中的法拉第旋轉係為誤差要因，但藉由將其抑制在0.5度以下，便可將法拉第旋轉角的設定誤差抑制在1%程度。

需說明的是，法拉第旋轉器1004的磁場的影響，較佳是設計成使其不會波及至2分之1波長板1003或對物透鏡1005，但即使波及，仍可估計因其所生的法拉第旋轉角，來調整法拉第旋轉器1004所致之法拉第旋轉角。

另一方面，偏光光束分離器1002，是配置成相對於入射光的光軸而言成為傾斜45度。因此，若法拉第旋轉器1004的磁場的影響波及至偏光光束分離器1002，則會在偏光光束分離器1002內產生法拉第旋轉角的分布。舉例來說，偏光光束分離器1002，能夠做成在45度直角稜鏡的斜面上塗布黏著偏光膜而成之方塊狀的光束分離器，在此情形下，法拉第旋轉器1004的磁場的影響會波及至圖13中靠近法拉第旋轉器1004的斜面，但磁場的影響不會波及至遠離法拉第旋轉器的斜面。這樣的法拉第旋轉角的分布，難以藉由事先設定之法拉第旋轉器1004的法拉第旋轉角來調整。是故，較佳是設計成在偏光光束分離器1002和法拉第旋轉器1004之間設置規定距離，使法拉第旋轉器1004的磁場的影響不會波及至偏光光束分離器1002。

圖4為本實施形態的比較例之攝像裝置一例。該攝像裝置中，從光源2001射出，在半反射鏡2002反射的光，穿透2分之1波長板2003後，透過對物透鏡2005照明光罩2006。然後，在光罩2006反射的光，穿透對物透鏡2005、2分之1波長板2003、半反射鏡2002後，入射至感測器2007。

依照圖4構成之攝像裝置，可將和圖1具有同樣偏光特性的光照明至光罩2006，且使其入射至感測器2007。然而，此構成中，由於半反射鏡2002的特性，來自光源2001的光的光量會大幅降低。也就是說，僅利用在半反射鏡2002反射的光來作為對光罩2006的照明光，藉此，來自光源2001的光的光量會降低至2分之1。此外，來自光罩2006的反射光當中，僅利用穿透半反射鏡2002的光來作為對感測器的入射光，藉此，光的光量會再降低至2分之1。是故，圖4之攝像裝置的情形下，入射至感測器2007的光，會變為來自光源2001的光的光量的4分之1。

相對於此，按照圖1所示本實施形態之攝像裝置，由於不使用半反射鏡，故能夠將從光源1001射出的光的光量降低抑制在最小限度。藉此，能夠使足以進行檢查的充分光量的光入射至感測器1007，故當運用於缺陷檢查裝置的情形下，可謀求檢查精度的提升，且實現檢查時間的縮短。另，此攝像裝置，亦可運用於缺陷檢查裝置以外的其他用途。

不過，由於電路圖樣的微細化進展，圖樣的尺寸變得比缺陷檢查裝置的光學系統的解析度還要微細。舉例來說，若圖樣的線寬變得比50nm還小，則使用DUV光的光源便無法解析。然而，按照使用圖1的攝像裝置之本實施形態之缺陷檢查裝置，針對這樣的微細圖樣仍可高精度地檢查。鑑此，接著說明本實施形態之缺陷檢查裝置。

圖5為本實施形態中的缺陷檢查裝置100構成圖。缺陷檢查裝置100，具備圖1所示之光學系統。此外，缺陷檢查裝置100，具有光學圖像取得部A及控制部B。

首先，說明光學圖像取得部A。

光學圖像取得部A，除了圖1中說明之光學系統以外，還具有可於垂直方向(Z方向)移動之Z平台2、可於水平方向(X方向、Y方向)移動之XY平台3、感測器電路106、雷射測長系統122、自動裝載機130。另，XY平台3能夠做成亦可於旋轉方向移動之構造。

作為檢查對象之試料1，被載置於Z平台2之上。Z平台2，設於XY平台3之上。就試料1而言，例如可舉出光微影(photolithography)技術中所使用之光罩、或奈米壓印技術中所使用之樣板等。

試料1上，形成有線/間距圖樣等反覆圖樣，亦可具有周期性而反覆的規則性的圖樣。該圖樣的至少一部分，為光學解析極限以下的圖樣。就光學解析極限以下的圖樣而言，例如可舉出形成於半導體晶片的記憶區塊(memory mat)部之圖樣等。在此，所謂解析極限，係指缺陷檢查裝置100中的光學系統的解析極限，亦即依照來自光源1001的光的波長(λ)、以及對物透鏡1005的數值孔徑(NA)而決定之解析極限(R=λ/2NA)。本實施形態中的解析極限，為不能解析形成於試料1的圖樣的至少一部分之值。

試料1，較佳是藉由設於Z平台2之支撐構件，受到3點支撐。當以4點來支撐試料1的情形下，必須對支撐構件做高精度的高度調整。此外，若高度調整不充分，則試料1恐會變形。相對於此，按照3點支撐，能夠將試料1的變形抑制在最小限度的同時支撐試料1。支撐構件，例如是利用頭面為球狀的圓珠(ballpoint)來構成。此外，例如如圖15所示，3個支撐構件(SM1，SM2，SM3)當中的2個支撐構件(SM1，SM2)，是在試料1的四隅當中非對角而是鄰接的二隅和試料1接觸。3個支撐構件(SM1，SM2，SM3)當中剩下的1個支撐構件(SM3)，配置於未配置有另2個支撐構件(SM1，SM2)的二隅之間的區域。

光源1001，對試料1照射光以用來取得其光學圖像。從光源1001射出的光，藉由光束成形光學系統1008成形為光束後，在偏光光束分離器1002反射，穿透2分之1波長板1003後，入射至法拉第旋轉器1004。穿透法拉第旋轉器1004的光，藉由對物透鏡1005照明至試料1上。

在試料1反射的光，穿透對物透鏡1005後，穿透法拉第旋轉器1004、2分之1波長板1003、偏光光束分離器1002後，藉由成像光學系統1009被放大成規定倍率，入射至感測器1007。感測器1007，拍攝光罩1006的光學圖像。

法拉第旋轉器1004，和偏光光束分離器1002遠離配置，以使偏光光束分離器1002中的法拉第旋轉角成為-0.5度以上0.5度以下，較佳為-0.2度以上0.2度以下。藉此，能夠使法拉第旋轉器1004對偏光光束分離器1002波及之磁場的影響成為最小限度。

需說明的是，光學解析極限以下的圖樣的檢查，目的在於檢測線彼此短路之短路缺陷、或線斷線之開路缺陷。圖6揭示短路缺陷的例子。區域a1中，鄰接的2個線彼此相連，成為短路缺陷。此外，圖7為開路缺陷的例子。區域a2中，線的一部分斷線了。這樣的短路缺陷或開路缺陷，會對光罩的性能造成深刻的影響。另，奈米壓印微影用樣板的情形下，圖6或圖7中的黑色區域，表示相對於白色區域而言刻劃了數10nm的深度。

另一方面，就圖樣缺陷的另一形態而言，如圖8的區域a3所見般，有邊緣粗糙變大者。這樣的缺陷以光罩而言對性能造成的影響較為有限，不同於短路缺陷或開路缺陷。另，奈米壓印微影用樣板的情形下，圖8中的黑色區域，表示相對於白色區域而言刻劃了數10nm的深度。

像這樣，缺陷當中，有實質上會導致問題之缺陷以及不會導致問題之缺陷，於檢查時只要檢測出會導致問題之缺陷即可。具體而言，必須檢測出短路缺陷或開路缺陷，但邊緣粗糙則可不必檢測出。然而，短路缺陷、開路缺陷、邊緣粗糙任一種均為解析極限以下的大小，再者，當它們混雜在解析極限以下的圖樣中，更詳言之是混雜在缺陷檢查裝置的光學系統的解析極限以下之周期性反覆圖樣中的情形下，依照該光學系統的觀察，會無法區別短路缺陷或開路缺陷所致之明暗、以及邊緣粗糙所致之明暗。若要舉出其理由，係因在圖樣的光學圖像中，短路缺陷、開路缺陷、邊緣粗糙的任一種，都會暈開成相同尺寸，亦即解析極限程度之尺寸的緣故。

圖9為作為檢查對象的試料上設置之線/間距圖樣模型示意圖。另，圖9中，圖樣的尺寸設計成比光學系統的解析極限還小。此外，奈米壓印微影用樣板的情形下，圖9中的黑色區域，表示相對於白色區域而言挖下數10nm的深度。該圖的區域b1中，缺少線圖樣的一部分，成為開路缺陷。此外，區域b2中，圖樣的邊緣粗糙變大。這樣的缺陷的不同，在實際的試料上雖可明確地區別，但透過光學系統觀察則無法區別。這是因為，光學系統的行為，相當於由光源的光的波長λ、以及數值孔徑NA所決定之空間頻率濾波器的緣故。

圖10為對圖9的圖樣施以空間頻率過濾之圖。從該圖可知，區域b1中的缺陷、及區域b2中的缺陷，均暈開成同程度之尺寸，而變得難以判別形狀不同。像這樣，欲藉由光學系統來區別解析極限以下的開路缺陷及邊緣粗糙，在原理上有困難。這一點針對短路缺陷及邊緣粗糙亦同。

需說明的是，短路缺陷或開路缺陷這樣的重大缺陷，相較於邊緣粗糙所致之缺陷這樣的微小缺陷而言，對照明光的偏光狀態造成的影響很大。具體而言，如圖6所示這樣短路缺陷的情形下，由於相鄰線彼此連接，在縱方向與橫方向，對於照明光的電場成分之敏感度會變得不同。

舉例來說，設想令直線偏光垂直入射至光罩之情形。當直線偏光的偏光方向，相對於沿著線/間距圖樣的邊緣(edge)之方向而言呈45度時，入射光的電場，在縱向成分與橫向成分會相等，相對於此，開路缺陷及短路缺陷所致之反射光的電場，在縱向成分與橫向成分的差會變大。其結果，因短路缺陷而反射的光的偏光狀態，會變得和入射光的偏光狀態不同。

相對於此，如圖8所示這樣邊緣粗糙所致之缺陷的情形下，並沒有線彼此連接、或是線彼此斷線的情況，此外，雖然稱之為缺陷，但邊緣粗糙中的凹凸的尺寸，比短路缺陷或開路缺陷還來得微細，因此對於照明光的電場成分的橫方向與縱方向之敏感度差異並不大。

因此，令直線偏光垂直入射至光罩的情形下，當直線偏光的偏光方向相對於沿著線/間距圖樣的邊緣之方向呈45度時，因邊緣粗糙而散射的光的偏光方向，會成為趨近入射光的偏光方向亦即45度之值。但，由於邊緣粗糙的方向是取決於線/間距的方向，因此對於偏光的敏感度在縱方向與橫方向不會完全相同，反射光的偏光方向會落在稍微偏離45度之值。

像這樣，短路缺陷或開路缺陷、與邊緣粗糙，對照明光的偏光狀態造成的影響不同。是故，藉由利用此一差別，即使是光學系統的解析極限以下的圖樣，仍可將缺陷分類。具體而言，是控制照明光的偏光狀態、以及控制使在光罩反射的光成像之光學系統中的偏光控制元件的條件，藉此以偏光控制元件來除去邊緣粗糙所致之明暗不均，而能夠僅抽出短路缺陷或開路缺陷所致之振幅變化。

具體而言，圖5中，係改變法拉第旋轉器1004所致之光的偏光面的旋轉角度(法拉第旋轉角θ)，以便防止在試料1的邊緣粗糙散射的光，被偏光光束分離器1002反射，而入射至感測器1007。因短路缺陷或開路缺陷而散射的光，和因邊緣粗糙而散射的光具有不同的偏光角，因短路缺陷或開路缺陷而散射的光，會穿透偏光光束分離器1002而到達感測器1007。藉此，藉由感測器1007拍攝的光學圖像，其狀態會成為邊緣粗糙所致之明暗不均被除去，而短路缺陷或開路缺陷則被留下，故按照此光學圖像，短路缺陷或開路缺陷的檢查會變得容易。也就是說，能夠使用藉由感測器1007拍攝之光學圖像，來檢查光學解析極限以下的圖樣。

法拉第旋轉角θ，可以下述方式改變。

如圖2或圖3所示，法拉第旋轉器1004，具有光學材料1004a、及捲繞安裝於其周圍之線圈1004b。藉由改變線圈1004b中流通的電流，來控制施加於光學材料1004a之磁場的強度，便能改變法拉第旋轉角θ。在此，法拉第旋轉角θ係以下式表示。另，H表示磁場的強度， l表示偏光通過之物質的長度。此外，V為取決於物質的種類、偏光的波長及溫度之常數，稱為費爾德(Verdet)常數。

θ=VHl

舉例來說，作為光學材料1004a，當使用對於DUV光具有高穿透率之SiO₂、CaF₂或MgF₂等的情形下，由於它們均不帶有自發磁化(spontaneous magnetization)，因此為了獲得所需之法拉第旋轉角θ，必須對光學材料1004a施加很大的磁場。

將因短路缺陷或開路缺陷而散射的光和因邊緣粗糙而散射的光分離開來所需之適當的法拉第旋轉角θ，係依圖樣的構造而有不同。因此，缺陷檢查裝置100中，是設計成法拉第旋轉角θ可因應試料1的圖樣而改變。具體而言，是設計成藉由角度控制電路14來改變法拉第旋轉器1004的線圈中流通之電流大小，藉此使施加於光學材料之磁場強度變化，來成為和圖樣種類相應之法拉第旋轉角θ。

另，當法拉第旋轉器中使用永久磁鐵的情形下，會備妥磁場強度不同的複數個永久磁鐵。然後，設計成選擇會成為和圖樣種類相應的法拉第旋轉角θ之永久磁鐵，而在光學材料施加必要的磁場。

此外，法拉第旋轉角θ，藉由改變光學材料的厚度也會變化。是故，亦可備妥複數個厚度不同的光學材料，而選擇可實現和圖樣種類相應的法拉第旋轉角θ之光學材料。在此情形下，對光學材料施加之磁場大小，不會因為對光造成之法拉第旋轉角而改變，能設為相同。

圖16為複數個晶片區域沿X方向及Y方向排列之例。在各晶片區域之中，形成有反覆圖樣。反覆圖樣，例如為線/間距圖樣等配線圖樣，具體而言，能夠設計成複數個線部沿著X方向以一定間隔(pitch)排列而成之圖樣。在此情形下，線部的排列方向(X方向)稱為「反覆圖樣的反覆方向」。

舉例來說，若對形成於試料1上之反覆圖樣的反覆方向而言照射具有45度的偏光面之光，則在短路缺陷或開路缺陷這種重大缺陷、與邊緣粗糙所致之這種微小缺陷之間，對於光的電場成分之敏感度差異便能夠顯現出來。另一方面，若光的偏光面相對於形成於試料1上之反覆圖樣的反覆方向而言呈0度或90度，則光的敏感度在缺陷間會成為相同，因此無法區別。也就是說，對圖樣照射之光的偏光面，相對於圖樣的反覆方向而言雖未必一定要呈45度，但重點在於不可是0度或90度。換言之，光的偏光面，較佳是訂為落在-5度以上5度以下、以及85度以上95度以下的各範圍之角度以外的角度。

將光罩1006照明的光的偏光方向，除了法拉第旋轉器1004以外，還會因2分之1波長板1003而變化。本實施形態中，較佳是在2分之1波長板1003設置旋轉機構，使光的偏光面可以任意角度旋轉。另，2分之1波長板1003，如圖17所示，亦可配置於法拉第旋轉器1004 與光罩1006之間，更詳細地說是配置於法拉第旋轉器1004與對物透鏡1005之間。

本實施形態中，係在法拉第旋轉器1004和周圍的光學元件之間設置規定距離，以使法拉第旋轉器1004對周圍的光學元件造成之影響成為最小限度。具體而言，將法拉第旋轉器1004遠離偏光光束分離器1002而配置，以使偏光光束分離器1002中的法拉第旋轉角成為-0.5度以上0.5度以下，較佳為-0.2度以上0.2度以下。

藉由設計成上述構成，能夠防止偏光光束分離器1002中發生法拉第效應，導致光的偏向方向在偏光光束分離器1002變化。是故，會防止因邊緣粗糙而散射的光穿透偏光光束分離器1002，而可藉由感測器1007拍攝的光學圖像做檢查。

接著，說明圖5的控制部B。

控制部B中，掌管缺陷檢査裝置100全體控制之控制計算機110，係透過資料傳送路徑之匯流排120，而與位置電路107、圖像處理電路108、角度控制電路14、缺陷檢測電路134、自動裝載機控制電路113、XY平台控制電路114a、Z平台控制電路114b、記憶裝置一例之磁碟裝置109、磁帶裝置115、軟碟裝置116、顯示器117、圖樣監視器118及印表機119連接。

另，圖5中，記載為「~電路」者，亦可表現為「~部」。舉例來說，圖像處理電路108對應於本發明之圖像處理部、角度控制電路14對應於本發明之角度控制部、缺陷檢測電路134對應於本發明之缺陷檢測部。它們能夠藉由電氣電路來構成，亦可藉由可在電腦動作之程式來構成。又，除了作為軟體之程式外，亦可藉由硬體與軟體的組合或與韌體的組合來實施。藉由程式來構成的情形下，程式能夠記錄於磁碟裝置109。舉例來說，圖5的各電路可以電氣電路來構成，亦可以能夠藉由控制計算機110處理之軟體來實現。此外，亦可藉由電氣電路與軟體的組合來實現。

Z平台2，受到電動機17b驅動，該電動機17b受到Z平台控制電路114b所控制。此外，XY平台3，受到電動機17a驅動，該電動機17a受到XY平台控制電路114a所控制。另，上述各電動機，例如能夠使用步進電動機。

接著，講述使用了缺陷檢查裝置100之缺陷檢查方法的一例。

試料1的光學圖像的具體取得方法一例，如下所述。

試料1被載置於可於垂直方向移動之Z平台2之上。Z平台2配置於XY平台3之上，藉由XY平台3移動，試料1可於水平方向及垂直方向的任一方向移動。XY平台3的移動位置，會藉由雷射測長系統122來測定而被送至位置電路107。此外，XY平台3上的試料1，係從藉由自動裝載機控制電路113驅動之自動裝載機130自動地搬運，於檢査結束後自動地排出。

光源1001，射出照明試料1的光。從光源1001射出的直線偏光，會在偏光光束分離器1002反射，穿透2分之1波長板1003後，入射至法拉第旋轉器1004。穿透法拉第旋轉器1004的光，藉由對物透鏡1005在試料1上成像。對物透鏡1005和試料1的距離，可藉由使Z平台2於垂直方向移動來調整。

接下來，在試料1反射的光，穿透對物透鏡1005後，穿透法拉第旋轉器1004、2分之1波長板1003、偏光光束分離器1002後，入射至感測器1007。感測器1007，拍攝光罩1006的光學圖像。

圖11為取得形成於試料1之圖樣的光學圖像的手續說明圖。

如圖11所示，試料1上的檢查區域，被假想地分割成長條狀的複數個圖框20₁，20₂，20₃，20₄，...。然後，圖5的XY平台3的動作，受到XY平台控制電路114a所控制，使得各圖框20₁，20₂，20₃，20₄，...被連續地掃描。具體而言，XY平台3一面朝-X方向移動，一面對感測器1007連續地輸入如圖11所示般掃描寛度W的圖像。

也就是說，取得第1圖框20₁中的圖像後，取得第2圖框20₂中的圖像。在此情形下，XY平台3一面朝和取得第1圖框20₁中的圖像時相反之方向(X方向)移動一面取得光學圖像，掃描寛度W的圖像連續地輸入至感測器1007。當取得第3圖框20₃中的圖像的情形下，XY平台3會和取得第2圖框20₂中的圖像之方向朝相反方向(-X方向)，亦即朝取得第1圖框20₁中的圖像之方向移動。另，圖11的斜線部分，模型化地表示依上述方式而已取得光學圖像之區域。

在感測器1007成像的圖樣之像，被光電變換後，再藉由感測器電路106被A/D(類比/數位)變換。另，感測器1007，例如可使用將作為攝像元件之CCD相機並排成一列之線型感測器。線型感測器的例子，有TDI(Time Delay Integration；時間延遲積分)感測器。在此情形下，XY平台3朝X軸方向連續移動的同時，藉由TDI感測器拍攝試料1的圖樣。

藉由感測器1007攝像後，在感測器電路106經A/D變換之光學圖像資料，被送至圖像處理電路108。在圖像處理電路108，光學圖像資料是以每個像素的階調值來表示。舉例來說，藉由具有256階的階調值之灰階，對各像素賦予0階至255階其中一者之值。然後，該資料如後述般，被利用於試料1的光學解析極限以下的圖樣的檢查。

此外，圖像處理電路108中，會設定法拉第旋轉器1004所致之法拉第旋轉角θ，以防止來自試料1的光當中因邊緣粗糙而散射的光入射至感測器1007。接著，將該結果送至角度控制電路14，設計成藉由角度控制電路14來改變法拉第旋轉器1004的線圈中流通之電流大小，藉此使施加於光學材料之磁場強度變化，來成為在圖像處理電路108中設定好之法拉第旋轉角θ。然而，在此狀態下重新對試料1照明光源1001的光，則因短路缺陷或開路缺陷而散射的光，會和因邊緣粗糙而散射的光分離開來，而穿透2分之1波長板1003及偏光光束分離器1002，入射至感測器1007。其結果，藉由感測器1007拍攝的光學圖像，其狀態會成為邊緣粗糙所致之明暗不均被除去，而短路缺陷或開路缺陷則被留下。是故，藉由使用此光學圖像，便能做短路缺陷或開路缺陷的檢查，亦即光學解析極限以下的圖樣的檢查。

在此，講述找出將邊緣粗糙所致之明暗不均予以除去的條件之具體方法。

一般而言，在作為檢查對象之光罩或樣板中，短路缺陷或開路缺陷僅存在極少，相對於此，邊緣粗糙則遍佈全面而存在許多。舉例來說，當取得100μm×100μm區域的光學圖像時，該區域中含有短路缺陷或開路缺陷的可能性很低，即使含有，在區域內的缺陷數也很少。也就是說，該區域內中的幾乎所有光學圖像，均是因邊緣粗糙而引起。這一事實指出，排除邊緣粗糙所致之缺陷的條件，可以從1個100μm×100μm左右大小的光學圖像來求出。

如上述般，光學圖像中因邊緣粗糙所致之階調值的變化，能夠藉由控制入射至感測器1007的光的偏光方向來予以除去。具體而言，藉由控制法拉第旋轉器1004所致之法拉第旋轉角θ，使入射至感測器1007之因邊緣粗糙所致之散射光的光量變化，便能改變光學圖像中的明暗的振幅。

光學圖像中的明暗的振幅，是以每個像素的階調值的標準差來表示。舉例來說，圖5的缺陷檢查裝置100中，當(圖1所說明之)光學系統的像素解析能力為50nm時，100μm×100μm區域的光學圖像係以400萬像素來表現。也就是說，從該1個光學圖像可獲得400萬個階調值的樣本。

在暗視野(dark field)照明系統中，針對上述標本求出標準差，並將獲得的值定義為因邊緣粗糙而引起之散射光的程度，然後調整成像光學系統側的偏光狀態，亦即法拉第旋轉角θ，以使該值成為最小。如此一來，便能夠使入射至感測器1007之因邊緣粗糙而引起的散射光的光量成為最小限度。

另一方面，明視野(bright field)照明系統中的光學圖像的情形下，邊緣粗糙所致之明暗的程度，會受到0次光的影響。其理由如下所述。由於檢查對象中有解析極限以下的微細周期圖樣，因此藉由結構性複折射所致之相位差的效果，0次光的偏光狀態會變化。故，若以除去邊緣粗糙引起的反射光為目的而改變法拉第旋轉角θ，則作為基底的光量亦會變化。明視野像，為來自短路缺陷或開路缺陷、邊緣粗糙的散射光之電場振幅，和0次光之電場振幅的積，故結果而言邊緣粗糙所致之明暗的程度會受到0次光的強度的影響。

為了除去邊緣粗糙引起的散射光的影響，使檢測短路缺陷或開路缺陷的靈敏度提升，除了必須找出使0次光引起的函數(具體而言是表示0次光的電場振幅的函數)成為極小之條件，還必須找出使邊緣粗糙引起的函數(具體而言表示邊緣粗糙所致之散射光的電場振幅的函數)成為極小之條件。這是因為，0次光引起的函數成為極小，只不過是讓基底光量成為最小的條件，無法徹底排除邊緣粗糙所致之影響的緣故。

讓邊緣粗糙引起的函數成為極小的條件，可藉由使用光學圖像的階調值的標準差σ及平均階調值A來演算而求出。在此，標準差σ是由各種雜訊要因所組成，但尤其會大幅受到邊緣粗糙所致之明暗的影響。此外，光學圖像的平均階調值A，為基底光量亦即0次光的強度。又，邊緣粗糙引起的散射光的電場振幅，和將光學圖像的標準差σ除以平均階調值A的平方根而得之值成比例。若要找出使邊緣粗糙引起的明暗的振幅成為最小的條件，則改變法拉第旋轉角θ來取得光學圖像，並算出將獲得的光學圖像中的階調值的標準差除以平均階調值的平方根而成之值。

然後，只要求出使此值

成為最小之法拉第旋轉角θ即可。

如上所述，短路缺陷或開路缺陷這樣的重大缺陷，在縱方向與橫方向對於照明光的電場成分之敏感度不同。是故，當這樣的缺陷引起的散射光的電場振幅成為極小時之法拉第旋轉角θ，會和邊緣粗糙引起的散射光的情形下不同。也就是說，就算使用邊緣粗糙引起的散射光的電場振幅成為極小時之法拉第旋轉角θ，短路缺陷或開路缺陷引起的散射光的電場振幅也不會成為極小。是故，便可檢測出短路缺陷或開路缺陷，而不會被邊緣粗糙引起的明暗的振幅所埋沒。

另，將因短路缺陷或開路缺陷而散射的光和因邊緣粗糙而散射的光分離開來所需之適當的法拉第旋轉角θ，會依圖樣的構造而有不同，這一點雖已如前所述，但以下進一步詳述之。

當邊緣粗糙引起的散射光的電場振幅成為極小時之法拉第旋轉角θ，會因檢查對象上形成之圖樣的構造而有不同。舉例來說，若圖樣的間隔(pitch)、刻劃的深度、線/間距的比率等有所變化，則使電場振幅成為極小之法拉第旋轉角θ亦會變化。是故，必須因應檢查對象的圖樣的構造來求出法拉第旋轉角θ。也就是說，當檢查對象上設有相同圖樣的情形下，在檢查工程中能夠一直使用事先求出之法拉第旋轉角θ，但當檢查對象上設有構造相異之複數個圖樣的情形下，便必須因應圖樣來改變法拉第旋轉角θ。此外，即使在設計上為相同圖樣，由於各種誤差要因，導致刻劃的深度、或線/間距的比率會有微小變化，使散射光的電場振幅成為最小之法拉第旋轉角θ，在檢查對象上會不統一。因此，還必須追蹤這樣的不統一，來使法拉第旋轉角θ變化。

依照以上方式，便能夠求出排除邊緣粗糙所致之明暗不均的條件，亦即求出法拉第旋轉角θ。該處理，是在試料1的檢查的前一階段進行。也就是說，為了找出將邊緣粗糙所致之缺陷予以排除的條件，會一面改變法拉第旋轉角θ，一面以感測器1007拍攝試料1的光學圖像。具體而言，是設計成藉由角度控制電路14來改變法拉第旋轉器1004的線圈1004b中流通之電流大小，藉此使施加於光學材料之磁場強度變化，來成為規定之法拉第旋轉角θ。舉例來說，只要對於每個規定之法拉第旋轉角θ之值，各取得1個100μm×100μm左右大小的光學圖像即可。取得的光學圖像的資料，會通過感測器電路106被送至圖像處理電路108，並設定法拉第旋轉器1004所致之法拉第旋轉角θ，以防止來自試料1的光當中因邊緣粗糙而散射的光入射至感測器1007。

如前所述，圖像處理電路108中，光學圖像資料是以每個像素的階調值來表示，故在暗視野照明系統的情形下，例如針對1個光學圖像求出標準差，並將獲得的值定義為邊緣粗糙引起的散射光的程度，然後求出此值成為最小時之法拉第旋轉角θ。另一方面，在明視野照明系統的情形下，圖像處理電路108係取得階調值的標準差σ及平均階調值A。具體而言，是改變法拉第旋轉角θ來取得光學圖像，並算出將獲得的各光學圖像中的階調值的標準差σ除以平均階調值A的平方根而成之值。然後，求出此值成為最小時之法拉第旋轉角θ。

有關圖像處理電路108中求出之法拉第旋轉角θ的資訊，會被送至角度控制電路14。角度控制電路14，依據來自圖像處理電路108的資訊，控制法拉第旋轉器1004的線圈中流通之電流大小。藉此，法拉第旋轉器1004施加於光學材料的磁場強度會變化，而能夠使法拉第旋轉角θ成為圖像處理電路108中求出之值。

藉由使法拉第旋轉角θ成為上述值，便可防止因邊緣粗糙而散射的光入射至感測器1007，故因短路缺陷或開路缺陷而散射的光，會和因邊緣粗糙而散射的光分離開來，而穿透2分之1波長板1003及偏光光束分離器1002，入射至感測器1007。藉由感測器1007拍攝的光學圖像，其狀態會成為邊緣粗糙所致之明暗不均被除去，而短路缺陷或開路缺陷則被留下。是故，藉由使用此光學圖像，便能做短路缺陷或開路缺陷的檢查，亦即光學解析極限以下的圖樣的檢查。

一旦(邊緣粗糙所致之缺陷被除去之)光學圖像資料被送至圖像處理電路108，光學圖像中的像素資料會以每個像素的階調值來表示。

有關圖像處理電路108中獲得之階調值的資訊，會被送至缺陷檢測電路134。光學系統的解析極限以下的反覆圖樣中，若有短路缺陷或開路缺陷，則圖樣的規則性會發生紊亂，有缺陷之處的階調值會變得和周圍的階調值不同。藉此，便能檢測短路缺陷或開路缺陷。具體而言，缺陷檢測電路134，例如是以平均階調值為中心而上下具有閾值，當從圖像處理電路108送來的階調值超出此閾值時，便將該處辨識成為缺陷。另，上述閾值位準是於檢查前事先設定。藉由缺陷檢測電路134得到的缺陷資訊，例如保存在磁碟裝置109。

另，缺陷檢查裝置100，除了檢查功能外亦可具有複檢(review)功能。在此，所謂複檢，是指藉由操作者來判斷檢測出的缺陷在實用上是否會造成問題之動作。

舉例來說，藉由缺陷檢測電路134而被判定成缺陷之處的座標、以及其光學圖像會被送至複檢裝置(未圖示)。操作者，將該光學圖像和範本之基準圖像比對來複檢。藉由複檢而判別出的缺陷資訊，能夠保存於磁碟裝置109作為缺陷資訊列表。另，作為基準圖像，例如可使用由檢查對象的圖樣的設計資料所作成之參照圖像。

按照本實施形態，使用法拉第旋轉器來取代半反射鏡，藉此提供一種能夠將反射光學系統中的光量降低抑制在最小限度而拍攝對象物之攝像裝置。又，藉由使用該攝像裝置，將反射光學系統中的光量降低抑制在最小限度而拍攝對象物，藉此提供一種能夠進行高精度的檢查之缺陷檢查裝置及缺陷檢查方法。

此外，按照本實施形態，藉由改變法拉第旋轉角θ，能夠進行光學解析極限以下的圖樣的檢查。又，在法拉第旋轉器和周圍的光學元件之間設置規定距離，以使法拉第旋轉器對周圍的光學元件造成之影響成為最小限度，藉此，能夠防止周圍的光學元件發生法拉第效應，導致光的偏向方向因周圍的光學元件而變化。是故，可防止因邊緣粗糙而散射的光入射至感測器，故可藉由感測器拍攝的光學圖像做檢查。也就是說，按照本實施形態之缺陷檢查裝置及缺陷檢查方法，能夠檢查光學解析極限以下的微細圖樣。

另，本發明並非由上述實施形態所限定，在不脫離本發明要旨之範圍內，能夠進行各種變形而實施。

此外，上述實施形態中，針對裝置構成或控制手法等本發明說明非直接必要之部分雖省略記載，但當然能夠適當選擇利用必要之裝置構成或控制手法。除此之外，具備本發明之要素，所屬領域者可適當變更設計之所有攝像裝置、缺陷檢査裝置及缺陷檢査方法，均包含於本發明之範圍內。

1002‧‧‧偏光光束分離器

1003‧‧‧2分之1波長板

1004‧‧‧法拉第旋轉器

1005‧‧‧對物透鏡

1006‧‧‧光罩

Claims

一種攝像裝置，其特徵為，具有：光源；偏光光束分離器，將來自前述光源的光照明至對象物；感測器，讓在前述對象物反射的光透過前述偏光光束分離器而入射，藉此拍攝前述對象物；法拉第旋轉器，配置於前述偏光光束分離器與前述對象物之間，且和前述偏光光束分離器遠離配置，以使前述偏光光束分離器中的法拉第旋轉角成為-0.5度以上0.5度以下。
如申請專利範圍第1項所述之攝像裝置，其中，前述法拉第旋轉器，和前述偏光光束分離器遠離配置，以使前述偏光光束分離器中的法拉第旋轉角成為-0.2度以上0.2度以下。
如申請專利範圍第1項所述之攝像裝置，其中，前述法拉第旋轉器中，係被施加磁場，使得穿透前述法拉第旋轉器前的光的偏光面，會藉由往復穿透前述法拉第旋轉器而90度旋轉。
如申請專利範圍第1項所述之攝像裝置，其中，在前述偏光光束分離器和前述對象物之間配置有2分之1波長板，藉由前述2分之1波長板，使照明前述對象物的光的偏光方向變化。
如申請專利範圍第4項所述之攝像裝置，其中，前述2分之1波長板具有旋轉機構，藉由前述旋轉機構改變前述2分之1波長板的角度，使前述光的偏光方向變化。
一種缺陷檢査裝置，其特徵為，具有：照明光學系統，具有：光源，射出規定波長的光；及偏光光束分離器，反射從前述光源射出的光；及2分之1波長板，使在前述偏光光束分離器反射的光穿透；及法拉第旋轉器，配置於前述2分之1波長板和作為檢查對象的試料之間，使穿透前述2分之1波長板的光穿透；藉由具有相對於形成於前述試料之反覆圖樣的反覆方向而言落在-5度以上5度以下及85度以上95度以下的各範圍之角度以外的角度的偏光面之光，來照明前述試料；感測器，獲得形成於前述試料上的圖樣的光學圖像；成像光學系統，使在前述試料反射的光，穿透前述2分之1波長板及前述法拉第旋轉器及前述偏光光束分離器，而在前述感測器成像；圖像處理部，針對前述光學圖像求出每個像素的階調值，並取得(1)使得前述階調值的標準差成為最小之，前述法拉第旋轉器所致之光的偏光面的旋轉角度；或(2)將改變前述旋轉角度而取得的複數個光學圖像中的前述階調值的標準差，除以從前述階調值求出之平均階調值的平方根而得之值成為最小時的旋轉角度；角度控制部，對前述法拉第旋轉器施加磁場，使成為在前述圖像處理部取得的前述旋轉角度；缺陷檢測部，基於在對前述法拉第旋轉器施加了前述磁場的狀態下拍攝之光學圖像，來進行前述試料的缺陷檢測；由前述光源的波長、以及將穿透前述法拉第旋轉器的光照明至前述試料之對物透鏡的數值孔徑所決定之解析極限，為不能解析前述圖樣之值，前述法拉第旋轉器，和前述偏光光束分離器遠離配置，以使前述偏光光束分離器中的法拉第旋轉角成為-0.5度以上0.5度以下。
如申請專利範圍第6項所述之缺陷檢査裝置，其中，前述法拉第旋轉器，和前述偏光光束分離器遠離配置，以使前述偏光光束分離器中的法拉第旋轉角成為-0.2度以上0.2度以下。
如申請專利範圍第6項所述之缺陷檢査裝置，其中，前述法拉第旋轉器中，係被施加磁場，使得穿透前述法拉第旋轉器前的光的偏光面，會藉由往復穿透前述法拉第旋轉器而90度旋轉。
如申請專利範圍第6項所述之缺陷檢査裝置，其中，在前述偏光光束分離器和前述試料之間配置有2分之1波長板，藉由前述2分之1波長板，使照明前述試料的光的偏光方向變化。
如申請專利範圍第9項所述之缺陷檢査裝置，其中，前述2分之1波長板具有旋轉機構，藉由前述旋轉機構改變前述2分之1波長板的角度，使前述光的偏光方向變化。
一種缺陷檢査方法，其特徵為，具有：使從射出規定波長的光之光源所射出的光，在偏光光束分離器反射，然後使其穿透2分之1波長板及法拉第旋轉器，使成為具有相對於形成於作為檢査對象的試料之反覆圖樣的反覆方向而言落在-5度以上5度以下及85度以上95度以下的各範圍之角度以外的角度的偏光面之光，並將穿透前述法拉第旋轉器的光藉由對物透鏡予以聚光來照明前述試料，使在前述試料反射的光，穿透前述法拉第旋轉器及前述2分之1波長板及前述偏光分光器而在攝像感測器成像，以獲得形成於前述試料之圖樣的光學圖像之工程；針對前述光學圖像求出每個像素的階調值，並取得(1)使得前述階調值的標準差成為最小之，前述法拉第旋轉器所致之光的偏光面的旋轉角度；或(2)將改變前述旋轉角度而取得的複數個光學圖像中的前述階調值的標準差，除以從前述階調值求出之平均階調值的平方根而得之值成為最小時的旋轉角度之工程；對前述法拉第旋轉器施加磁場，使成為前述取得的旋轉角度之工程；基於在對前述法拉第旋轉器施加了前述磁場的狀態下拍攝之光學圖像，來進行前述試料的缺陷檢測之工程；由前述光源的波長、以及前述對物透鏡的數值孔徑所決定之解析極限，為不能解析前述圖樣之值，前述法拉第旋轉器，和前述偏光光束分離器遠離配置，以使前述偏光光束分離器中的法拉第旋轉角成為-0.5度以上0.5度以下。
如申請專利範圍第11項所述之缺陷檢査方法，其中，前述法拉第旋轉器，和前述偏光光束分離器遠離配置，以使前述偏光光束分離器中的法拉第旋轉角成為-0.2度以上0.2度以下。
如申請專利範圍第11項所述之缺陷檢査方法，其中，前述法拉第旋轉器中，係被施加磁場，使得穿透前述法拉第旋轉器前的光的偏光面，會藉由往復穿透前述法拉第旋轉器而90度旋轉。
如申請專利範圍第11項所述之缺陷檢査方法，其中，在前述偏光光束分離器和前述對象物之間配置2分之1波長板，藉由前述2分之1波長板，使照明前述對象物的光的偏光方向變化。
如申請專利範圍第14項所述之缺陷檢査方法，其中，前述2分之1波長板具有旋轉機構，藉由前述旋轉機構改變前述2分之1波長板的角度，使前述光的偏光方向變化。