JP2006105926A

JP2006105926A - 検査装置

Info

Publication number: JP2006105926A
Application number: JP2004296654A
Authority: JP
Inventors: Koichiro Komatsu; 宏一郎小松
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2004-10-08
Filing date: 2004-10-08
Publication date: 2006-04-20

Abstract

【課題】照明光の分光特性が変化しても、被検物体の表面の欠陥を正確に検出できる検査装置を提供する。
【解決手段】光源１１からの照明光を被検物体１０Ａに照射する照明手段１２〜１８と、照明光が照射された被検物体の像を形成する結像手段１７〜１９と、被検物体の像を複数の色成分に分解して各色成分ごとに撮像する撮像手段２０と、照明光を複数の色成分に分解して各色成分ごとに検知する検知手段２１〜２４とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、被検物体の表面の欠陥検査に用いられる検査装置に関し、特に、半導体ウエハや液晶ガラス基板などを被検物体とする高精度な欠陥検査に好適な検査装置に関する。

半導体ウエハや液晶ガラス基板などの被検物体に照明光を照射して、被検物体の白黒画像を取り込み、画像処理によって被検物体の表面の欠陥を検出する検査装置が知られている。また、欠陥を検出する際の情報量を増やすために、被検物体のカラー画像を取り込むようにした検査装置も知られている（例えば特許文献１〜４を参照）。この装置では、カラー画像の色情報の変化を被検物体の分光特性の変化と見なして欠陥の検出を行う。
特開平７−１５９３３３号公報特開２００２−５８４６号公報特開２００２−１４０５２号公報特開２００４−１７０１０９号公報

しかしながら、被検物体のカラー画像の色情報には、被検物体の分光特性だけでなく照明光の分光特性に関する情報も含まれている。このため、カラー画像の色情報の変化を被検物体の分光特性の変化と見なす（つまり照明光の分光特性を不変と見なす）上記の方法では、照明光の分光特性の変化によって色情報が変動してしまい、正確に欠陥を検出できないことがあった。なお、照明光の分光特性は、照明光の強度を調整する際に変化しやすい。また、光源や照明光学系の経時変化に起因して、照明光の分光特性が変化することもある。

本発明の目的は、照明光の分光特性が変化しても、被検物体の表面の欠陥を正確に検出できる検査装置を提供することにある。

請求項１に記載の検査装置は、光源からの照明光を被検物体に照射する照明手段と、前記照明光が照射された前記被検物体の像を形成する結像手段と、前記被検物体の像を複数の色成分に分解して各色成分ごとに撮像する撮像手段と、前記照明光を複数の色成分に分解して各色成分ごとに検知する検知手段とを備えたものである。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の検査装置において、前記結像手段の光路上には、前記被検物体からの検査光を透過すると共に、前記光路外からの前記照明光の一部を反射して他の一部を透過する光学部材が配置され、前記結像手段は、前記光学部材を透過した前記検査光に基づいて前記像を形成し、前記照明手段は、前記光学部材で反射した前記照明光の一部を前記被検物体に照射し、前記検知手段は、前記光学部材を透過した前記照明光の他の一部を複数の色成分に分解して各色成分ごとに検知するものである。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の検査装置において、前記撮像手段から出力される各色成分ごとの撮像信号と、前記検知手段から出力される各色成分ごとの検知信号とに基づいて、検査用のデータを生成する生成手段を備えたものである。
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の検査装置において、前記生成手段は、前記被検物体の像の色度座標を前記データとして生成するものである。

本発明の検査装置によれば、照明光の分光特性が変化しても、被検物体の表面の欠陥を正確に検出することができる。

以下、図面を用いて本発明の実施形態を詳細に説明する。
（第１実施形態）
第１実施形態の検査装置１０は、図１に示す通り、光源１１と、照明系(１２〜１８)と、結像系(１７〜１９)と、撮像素子２０と、モニタ系(２１〜２４)と、信号処理部２５とで構成される。被検物体１０Ａは、半導体ウエハや液晶ガラス基板などであり、不図示のステージ上に載置されている。被検物体１０Ａの表面には、例えばステッパーなどの露光機を用い、微細なパターンが繰り返し形成されている。このパターンの乱れ（つまり欠陥）を検出するために、第１実施形態の検査装置１０が用いられる。検査装置１０は、被検物体１０Ａの表面の高精度な欠陥検査に好適なものである。

光源１１は、例えばハロゲンランプである。この場合、光源１１からの照明光は、可視域の白色光となる。照明光の強度は、光源１１に供給する電流値に応じて調整可能である。照明光の強度の調整は、撮像素子２０への入射光（つまり被検物体１０Ａから発生して撮像素子２０に到達する検査光Ｌ３）の強度を、撮像素子２０の画像信号を得られる光強度範囲に合わせるために行うことが多い。

照明系(１２〜１８)は、コレクタレンズ１２ａと、リレーレンズ１２ｂと、フィルタ１３と、開口絞り１４と、視野絞り１５と、コンデンサレンズ１６と、ハーフミラー１７と、対物レンズ１８とで構成される。ハーフミラー１７は落射プリズムであり、ハーフミラー１７と対物レンズ１８は結像系(１７〜１９)と共有である。結像系(１７〜１９)は、ハーフミラー１７と、対物レンズ１８と、結像レンズ１９とで構成される。つまり、対物レンズ１８を介して被検物体１０Ａを照明する落射型の光学系である。

照明系(１２〜１８)において、光源１１からの照明光は、コレクタレンズ１２ａで集光され、フィルタ１３と開口絞り１４と視野絞り１５を介してコンデンサレンズ１６に入射し、コンデンサレンズ１６で平行光に変換されてハーフミラー１７に入射する。点線で示したように、コレクタレンズ１２ａからコンデンサレンズ１６までの光学系は、対物レンズ１８の瞳面上に光源１１の像を結像する、いわゆるケーラー照明の配置となっている。フィルタ１３は熱線(赤外成分)を吸収するためのフィルタである。

ハーフミラー１７は、結像系(１７〜１９)の光路１０Ｂ上に配置されており、その光路１０Ｂ外（つまり照明光学系１２〜１６のある光路ＩＬ）（つまりコンデンサレンズ１６側）から入射した照明光の一部(Ｌ１)を反射して他の一部(Ｌ２)を透過する。つまり、光源１１からの照明光を２方向に振幅分割する。ハーフミラー１７で分割される照明光Ｌ１,Ｌ２の強度比は一定である。

そして、照明系(１２〜１８)では、ハーフミラー１７で反射した一部の照明光Ｌ１を、対物レンズ１８を介して被検物体１０Ａに照射する。照明光Ｌ１が結像系(１７〜１９)の光路１０Ｂに平行な方向から被検物体１０Ａに入射するため、被検物体１０Ａはほぼ垂直な方向から照明されたことになる。なお、ハーフミラー１７を透過した一部の照明光Ｌ２は、被検物体１０Ａの照明に寄与することなくモニタ系(２１〜２４)に導かれる。

ここで、被検物体１０Ａに入射する照明光Ｌ１の分光特性Ｓ(λ)は、例えば図２に示すようになる。図２の横軸は波長λを表し、縦軸は各波長の強度を表している。また、図２に示す分光特性Ｓ(λ)の波形と横軸とで囲まれた面積は、照明光Ｌ１の強度を表している。照明光Ｌ１の強度は、上記の通り、光源１１に供給する電流値に応じて調整可能である。

ただし、照明光Ｌ１の強度の調整によって、照明光Ｌ１の分光特性も変化してしまう。光源１１がハロゲンランプの場合、強度を高くすると青色成分(450ｎｍ付近)が相対的に増え、強度を低くすると赤色成分(650ｎｍ付近)が相対的に増える。さらに、照明光Ｌ１の分光特性の変化は、光源１１や照明系(１２〜１８)の経時変化に起因する場合もある。
本実施形態の検査装置１０では、このような照明光Ｌ１の分光特性の変化をモニタするため、ハーフミラー１７を透過した一部の照明光Ｌ２の光路上に、モニタ系(２１〜２４)を設けている。モニタ系(２１〜２４)は、色分解プリズム２１と、３つの受光センサ２２〜２４とで構成される。色分解プリズム２１には、分光特性の異なる２つのフィルタ膜２Ａ,２Ｂが設けられる。フィルタ膜２Ａは、主に青色成分を反射して緑色成分と赤色成分を透過するような分光特性である。また、フィルタ膜２Ｂは、主に緑色成分を反射して赤色成分を透過するような分光特性である。

このため、モニタ系(２１〜２４)に入射した照明光Ｌ２のうち、赤色成分は色分解プリズム２１のフィルタ膜２Ａ,２Ｂを透過して受光センサ２２に入射する。また、緑色成分は、フィルタ膜２Ａを透過してフィルタ膜２Ｂで反射して受光センサ２３に入射する。また、青色成分は、フィルタ膜２Ａで反射して受光センサ２４に入射する。そして、３つの受光センサ２２〜２４では、各々の入射光を光電変換して検知する。つまり、モニタ系(２１〜２４)では、照明光Ｌ２を３つの色成分(赤緑青)に分解して各色成分ごとに検知する。

モニタ系(２１〜２４)の分光感度特性は、モニタ光Ｌ２が色分解プリズム２１によってそれぞれ受光センサ２２〜２４に到達するプリズム分岐比と、受光センサ２２〜２４の受光感度特性との積の形で表される。モニタ光Ｌ２に波長λで１単位の強度光が入射したときの受光センサ２２〜２４の出力信号の大きさを、モニタ系(２１〜２４)の分光感度特性ρr(λ),ρg(λ),ρb(λ)と示す。

受光センサ２２〜２４に到達する光それぞれのモニタ系(２１〜２４)の分光感度特性ρr(λ),ρg(λ),ρb(λ)は、例えば図３に示すようになる。図３の横軸は波長λを表し、縦軸は各波長の感度を表す。モニタ系(２１〜２４)の分光感度特性ρr(λ)は、受光センサ２２によって受光される赤色成分の感度特性である。同様に、モニタ系(２１〜２４)の分光感度特性ρg(λ),ρb(λ)は、受光センサ２３,２４によって受光される緑色成分,青色成分の感度特性である。

したがって、受光センサ２２に入射する光（照明光Ｌ２の赤色成分）の分光特性は、図２に示す照明光Ｌ２の分光特性Ｓ(λ)と図３に示すモニタ系(２１〜２４)の分光感度特性ρr(λ)との積によって表される。また同様に、受光センサ２３に入射する光（照明光Ｌ２の緑色成分）と、受光センサ２４に入射する光（照明光Ｌ２の青色成分）は、それぞれ、照明光Ｌ２の分光特性Ｓ(λ)と図３に示すモニタ系(２１〜２４)の分光感度特性ρg(λ),ρb(λ)との積によって表される。

さらに、受光センサ２２による赤色成分の検知信号強度Ｓrは、次の式(１)に示す通り、受光センサ２２への入射光の分光特性（Ｓ(λ)・ρr(λ)）を波長λで積分した値に相当する。同様に、受光センサ２３による緑色成分の検知信号強度Ｓgと、受光センサ２４による青色成分の検知信号強度Ｓbは、次の式(２),(３)に示す通り、受光センサ２３,２４への入射光の分光特性（Ｓ(λ)・ρg(λ),Ｓ(λ)・ρb(λ)）を波長λで積分した値に相当する。

Ｓr＝∫Ｓ(λ)・ρr(λ)ｄλ …(１)
Ｓg＝∫Ｓ(λ)・ρg(λ)ｄλ …(２)
Ｓb＝∫Ｓ(λ)・ρb(λ)ｄλ …(３)
そして、受光センサ２２による赤色成分の検知信号強度Ｓrと、受光センサ２３による緑色成分の検知信号強度Ｓgと、受光センサ２４による青色成分の検知信号強度Ｓbは、それぞれ、信号処理部２５に出力される。

したがって、信号処理部２５では、３つの受光センサ２２〜２４からの検知信号強度Ｓr,Ｓg,Ｓbの和に基づいて、照明光Ｌ２の強度（つまり被検物体１０Ａに入射する照明光Ｌ１の強度）をモニタすることができる。さらに、検知信号強度Ｓr,Ｓg,Ｓbの相対比に基づいて、照明光Ｌ２の分光特性の変化（つまり被検物体１０Ａに入射する照明光Ｌ１の分光特性の変化）をモニタすることができる。

また、本実施形態の検査装置１０では、モニタ系(２１〜２４)を色分解プリズム２１と３つの受光センサ２２〜２４で構成するため、各色成分ごとの検知信号強度Ｓr,Ｓg,Ｓbを同時に取り込むことができ、照明光Ｌ２の強度や分光特性の変化（つまり被検物体１０Ａに入射する照明光Ｌ１の強度や分光特性の変化）を正確にモニタすることができる。さらに、モニタ系(２１〜２４)をハーフミラー１７の透過光路上に設け、被検物体１０Ａの照明に寄与しない不要な光（Ｌ２）を取り込むため、照明光Ｌ１の強度を損失することなく、そのモニタを行うことができる。

一方、照明光Ｌ１が照射された被検物体１０Ａでは、その表面に形成されている微細なパターン（凹凸構造）で反射した光や回折した光に基づいて検査光が発生する。被検物体１０Ａからの検査光は、対物レンズ１８で集光され、ハーフミラー１７を透過して（検査光Ｌ３）、結像レンズ１９に入射する。対物レンズ１８は無限遠系であり、検査光Ｌ３は結像レンズ１９を介して撮像素子２０に入射し、対物レンズ１８と結像レンズ１９の作用によって撮像素子２０の撮像面に被検物体１０Ａの像を形成する。結像系でもモニタ系と同様に、色分解プリズム２６で決められた各々の分光分岐比で撮像素子２０Ｒ,２０Ｇ,２０Ｂに分岐され、それぞれの撮像面上に像を形成する。

撮像素子２０の撮像面の点(Ｘ,Ｙ)における像の分光特性、つまり、撮像面の点(Ｘ,Ｙ)に入射する検査光Ｌ３の分光特性は、撮像面の点(Ｘ,Ｙ)に共役な被検物体１０Ａ上の点(ｕ,ｖ)の分光反射特性Γuv(λ)（例えば図４）と、照明光Ｌ１の分光特性Ｓ(λ)（図２）との積によって表される（例えば図５）。図４の縦軸は反射率を表し、図５の縦軸は強度を表している。検査光Ｌ３に対する各々の撮像光学系の分光感度特性は、色分解プリズム２６の分岐比と撮像素子２０Ｒ,２０Ｇ,２０Ｂの感度との積で表され、色ごとにこれらをまとめて受光系の分光感度特性Ｒr(λ),Ｒg(λ),Ｒb(λ)とする。

そして、撮像素子２０Ｒには、色分解フィルタを経て、検査光Ｌ３のうち主に赤色成分が入射する。この赤色成分の分光特性は、例えば撮像素子２０Ｒの撮像面の点(Ｘ,Ｙ)において、図５に示す検査光Ｌ３の分光特性Γuv(λ)・Ｓ(λ)と分光感度特性Ｒr(λ)との積によって表される（例えば図６）。図６の縦軸は強度を表す。
また同様に、撮像素子２０Ｇと撮像素子２０Ｂには、それぞれ、色分解フィルタを経て、検査光Ｌ３のうち主に緑色成分,青色成分が入射する。そして、この緑色成分,青色成分の分光特性は、例えば撮像面の点(Ｘ,Ｙ)において、それぞれ、検査光Ｌ３の分光特性Γuv(λ)・Ｓ(λ)と分光感度特性Ｒg(λ),Ｒb(λ)との積によって表される（例えば図６）。

さらに、被検物体１０Ａ上の点(ｕ,ｖ)に相当する撮像素子２０Ｒ上の点(Ｘ,Ｙ)での撮像信号Ｔr(Ｘ,Ｙ)は、次の式(４)に示す通り、撮像素子２０Ｒ上の点(Ｘ,Ｙ)の分光特性（Ｓ(λ)・Γuv(λ)・Ｒr(λ)）を波長λで積分した値に相当する。同様に、撮像素子２０Ｇ,２０Ｂ上の点(Ｘ,Ｙ)の緑色成分,青色成分の撮像信号Ｔg(Ｘ,Ｙ),Ｔb(Ｘ,Ｙ)は、次の式(５),(６)に示す通り、撮像素子２０Ｇ,２０Ｂ上の点(Ｘ,Ｙ)の受光光の分光特性（Ｓ(λ)・Γuv(λ)・Ｒg(λ),Ｓ(λ)・Γuv(λ)・Ｒb(λ)）をそれぞれ波長λで積分した値に相当する。

Ｔr(Ｘ,Ｙ)＝∫Ｓ(λ)・Γuv(λ)・Ｒr(λ)ｄλ …(４)
Ｔg(Ｘ,Ｙ)＝∫Ｓ(λ)・Γuv(λ)・Ｒg(λ)ｄλ …(５)
Ｔb(Ｘ,Ｙ)＝∫Ｓ(λ)・Γuv(λ)・Ｒb(λ)ｄλ …(６)
そして、撮像素子２０Ｒの点(Ｘ,Ｙ)の撮像信号Ｔr(Ｘ,Ｙ)と、撮像素子２０Ｇの点(Ｘ,Ｙ)の撮像信号Ｔg(Ｘ,Ｙ)と、撮像素子２０Ｂの点(Ｘ,Ｙ)の撮像信号Ｔb(Ｘ,Ｙ)は、それぞれ、信号処理部２５に出力される。つまり、撮像素子２０Ｒ,２０Ｇ,２０Ｂでは、被検物体１０Ａの像を３つの色成分(赤緑青)に分解して各色成分ごとに撮像し、その結果（撮像信号Ｔr(Ｘ,Ｙ),Ｔg(Ｘ,Ｙ),Ｔb(Ｘ,Ｙ)）を後段の信号処理部２５に出力する。

本実施形態の検査装置１０では、各色成分ごとの撮像信号Ｔr(Ｘ,Ｙ),Ｔg(Ｘ,Ｙ),Ｔb(Ｘ,Ｙ)を同時に信号処理部２５に取り込むことができる。ちなみに、上記の式(４)〜式(６)から分かるように、被検物体１０Ａのカラー画像の色情報には、被検物体１０Ａの分光特性（Γuv(λ)）だけでなく、照明光Ｌ１の分光特性（Ｓ(λ)）に関する情報も含まれている。

次に、信号処理部２５における信号処理について説明する。
信号処理部２５では、撮像素子２０Ｒ,２０Ｇ,２０Ｂから出力される各色成分ごとの撮像信号Ｔr(Ｘ,Ｙ),Ｔg(Ｘ,Ｙ),Ｔb(Ｘ,Ｙ)と、モニタ系(２１〜２４)から出力される各色成分ごとの検知信号強度Ｓr,Ｓg,Ｓbとに基づいて、被検物体１０Ａに対する検査用のデータ（後述の式(７)〜式(９)で表される像強度Γ(Ｘ,Ｙ)と色度座標ｃx(Ｘ,Ｙ),ｃy(Ｘ,Ｙ)）を生成する。

また、検査用のデータの生成に当たっては、他に、撮像系の分光感度特性Ｒr(λ),Ｒg(λ),Ｒb(λ)とモニタ系(２１〜２４)の分光感度特性ρr(λ),ρg(λ),ρb(λ)との相違分、ハーフミラー１７の分光反射特性、対物レンズ１８と結像レンズ１９の各々の分光透過特性、照明ムラなどを加味した補正値Ｈr(Ｘ,Ｙ),Ｈg(Ｘ,Ｙ),Ｈb(Ｘ,Ｙ)が用いられる。この補正値Ｈr(Ｘ,Ｙ),Ｈg(Ｘ,Ｙ),Ｈb(Ｘ,Ｙ)は、撮像素子２０Ｒ,２０Ｇ,２０Ｂの撮像面の点(Ｘ,Ｙ)における値であり、撮像面の各点ごとに（各画素ごとに）予め求められ、信号処理部２５のメモリに記憶されている。

なお、補正値Ｈr(Ｘ,Ｙ),Ｈg(Ｘ,Ｙ),Ｈb(Ｘ,Ｙ)の求め方としては、上記の撮像系の分光感度特性Ｒr(λ),Ｒg(λ),Ｒb(λ)とモニタ系の分光感度特性ρr(λ),ρg(λ),ρb(λ)と各光学素子(１７〜１９)の分光特性などの既知のデータを用いた計算処理を実行する方法が考えられる。また、検査に必要な所定の波長域で反射率が一様な光学素子（例えばアルミミラー）を被検物体１０Ａの代わりにステージ上に載置し、撮像素子２０Ｒ,２０Ｇ,２０Ｂからの撮像信号Ｔr(Ｘ,Ｙ),Ｔg(Ｘ,Ｙ),Ｔb(Ｘ,Ｙ)とモニター系(２１〜２４)の検知信号強度Ｓr,Ｓg,Ｓbとの比を求めることにより、補正値Ｈr(Ｘ,Ｙ),Ｈg(Ｘ,Ｙ),Ｈb(Ｘ,Ｙ)を測定してもよい。

信号処理部２５では、予めメモリに記憶されている補正値Ｈr(Ｘ,Ｙ),Ｈg(Ｘ,Ｙ),Ｈb(Ｘ,Ｙ)と、撮像素子２０Ｒ,２０Ｇ,２０Ｂから出力される撮像信号Ｔr(Ｘ,Ｙ),Ｔg(Ｘ,Ｙ),Ｔb(Ｘ,Ｙ)と、モニタ系(２１〜２４)から出力される検知信号強度Ｓr,Ｓg,Ｓbとを、次の式(７)に代入することで、撮像素子２０Ｒ,２０Ｇ,２０Ｂの撮像面の点(Ｘ,Ｙ)における像強度Γ(Ｘ,Ｙ)を検査用のデータとして生成する。

Γ(Ｘ,Ｙ)＝Ｔr(Ｘ,Ｙ)・Ｈr(Ｘ,Ｙ)/Ｓr＋Ｔg(Ｘ,Ｙ)・Ｈg(Ｘ,Ｙ)/Ｓg
＋Ｔb(Ｘ,Ｙ)・Ｈb(Ｘ,Ｙ)/Ｓb …(７)
さらに、信号処理部２５では、次の式(８),(９)を用いて、撮像面の点(Ｘ,Ｙ)における被検物体１０Ａの像の色度座標ｃx(Ｘ,Ｙ),ｃy(Ｘ,Ｙ)を検査用のデータとして生成する。色度座標ｃx(Ｘ,Ｙ),ｃy(Ｘ,Ｙ)は、ＣＩＥ表色系におけるｘｙ色度図の座標成分である。

ｃx(Ｘ,Ｙ)＝｛Ｔr(Ｘ,Ｙ)・Ｈr(Ｘ,Ｙ)/Ｓr｝/ Γ(Ｘ,Ｙ) …(８)
ｃy(Ｘ,Ｙ)＝｛Ｔg(Ｘ,Ｙ)・Ｈg(Ｘ,Ｙ)/Ｓg｝/ Γ(Ｘ,Ｙ) …(９)
そして、生成された像強度Γ(Ｘ,Ｙ)と色度座標ｃx(Ｘ,Ｙ),ｃy(Ｘ,Ｙ)とを用いて、被検物体１０Ａの表面の欠陥検査が行われる。被検物体１０Ａの表面には微細なパターンが繰り返し形成されているため、欠陥が無ければ、生成された像強度Γ(Ｘ,Ｙ)と色度座標ｃx(Ｘ,Ｙ),ｃy(Ｘ,Ｙ)は空間的に一定の周期で変化することになる。しかし、欠陥がある場合には、像強度Γ(Ｘ,Ｙ)と色度座標ｃx(Ｘ,Ｙ),ｃy(Ｘ,Ｙ)の周期性が乱れることになる。したがって、例えば、３つの検査用のデータ（Γ(Ｘ,Ｙ),ｃx(Ｘ,Ｙ),ｃy(Ｘ,Ｙ)）のうち何れか１つに周期性の乱れが現れていれば、その位置をパターンの乱れ（つまり欠陥）として検出することができる。

このとき、本実施形態の検査装置１０では、モニタ系(２１〜２４)の３つの受光センサ２２〜２４からの検知信号強度Ｓr,Ｓg,Ｓbに基づいて、被検物体１０Ａに入射する照明光Ｌ１の強度や分光特性の変化をモニタするため、照明光Ｌ１の分光特性（Ｓ(λ)）が変化しても、被検物体１０Ａの表面の欠陥を正確に検出することができる。
また、本実施形態の検査装置１０の信号処理部２５では、モニタ系(２１〜２４)から出力される検知信号強度Ｓr,Ｓg,Ｓbを加味した計算式（式(７)〜式(９)）によって、撮像素子２０の撮像面における被検物体１０Ａの像の強度Γ(Ｘ,Ｙ)と色度座標ｃx(Ｘ,Ｙ),ｃy(Ｘ,Ｙ)とを求めるため、照明光Ｌ１の分光特性（Ｓ(λ)）が変化しても、被検物体１０Ａの表面の欠陥を正確に検出することができる。

さらに、本実施形態の検査装置１０の信号処理部２５では、補正値Ｈr(Ｘ,Ｙ),Ｈg(Ｘ,Ｙ),Ｈb(Ｘ,Ｙ)を含む計算式（式(７)〜式(９)）によって、検査用のデータ（Γ(Ｘ,Ｙ),ｃx(Ｘ,Ｙ),ｃy(Ｘ,Ｙ)）を求めるため、撮像素子２０Ｒ,２０Ｇ,２０Ｂの分光感度特性Ｒr(λ),Ｒg(λ),Ｒb(λ)とモニタ系(２１〜２４)の分光感度特性ρr(λ),ρg(λ),ρb(λ)との相違分などが補正された正確な検査用のデータ（Γ(Ｘ,Ｙ),ｃx(Ｘ,Ｙ),ｃy(Ｘ,Ｙ)）を得ることができる。したがって、さらに正確な欠陥検査が可能となる。

また、本実施形態の検査装置１０では、検査用のデータとして色度座標ｃx(Ｘ,Ｙ),ｃy(Ｘ,Ｙ)を求めるため、欠陥の有無だけでなく、その種類の類推を行うこともできる。
なお、検査装置１０の対物レンズ１８と結像レンズ１９を切り換えて、被検物体１０Ａの像の倍率を変更する場合には、各状態ごとに異なる補正値Ｈr(Ｘ,Ｙ),Ｈg(Ｘ,Ｙ),Ｈb(Ｘ,Ｙ)を設定し、検査用のデータ（Γ(Ｘ,Ｙ),ｃx(Ｘ,Ｙ),ｃy(Ｘ,Ｙ)）を生成することが望ましい。
（第２実施形態）
第２実施形態の検査装置３０は、図７に示す通り、図１のハーフミラー１７と対物レンズ１８に代えて、穴あきミラー３１と対物レンズ３２を設けたものである。対物レンズ３２は、その外側に暗視野照明部３Ａを有する。穴あきミラー３１は、結像系(３１,３２,１９)の光路１０Ｂ外（つまり光路ＩＬ）（つまりコンデンサレンズ１６側）から入射した輪帯状の照明光の一部(Ｌ４)を全反射して他の一部(Ｌ５)を開口部３Ｂからモニタ系(２１〜２４)へ透過する。

その結果、対物レンズ３２の暗視野照明部３Ａには、穴あきミラー３１で全反射した一部の照明光Ｌ４が導かれる。そして、照明系(１２〜１６,３１,３２)では、対物レンズ３２の暗視野照明部３Ａを介して被検物体１０Ａが暗視野照明される。被検物体１０Ａに入射する照明光Ｌ４の強度や分光特性の変化は、穴あきミラー３１の開口部３Ｂを透過してモニタ系(２１〜２４)に入射する照明光Ｌ５によってモニタされる。

第２実施形態の検査装置３０では、被検物体１０Ａを暗視野照明するため、被検物体１０Ａからの正反射光が結像系(３１,３２,１９)に入射せず、被検物体１０Ａからの検査光のみを結像系(３１,３２,１９)の中空ミラー３１の開口部３Ｂを介して撮像素子２０に導くことができる。このため、被検物体１０Ａの微細なパターンのエッジ部分を強調した像を得ることができる。

また、第２実施形態の検査装置３０でも、上記した第１実施形態の検査装置１０と同様、モニタ系(２１〜２４)の３つの受光センサ２２〜２４からの検知信号強度Ｓr,Ｓg,Ｓbに基づいて、被検物体１０Ａに入射する照明光Ｌ４の強度や分光特性の変化をモニタするため、照明光Ｌ４の分光特性（Ｓ(λ)）が変化しても、被検物体１０Ａの表面の欠陥を正確に検出することができる。

さらに、上記の計算式（式(７)〜式(９)）を用いることで、撮像素子２０の撮像面における被検物体１０Ａの像の強度Γ(Ｘ,Ｙ)と色度座標ｃx(Ｘ,Ｙ),ｃy(Ｘ,Ｙ)とを求めることもできる。この際、上記した明視野照明下での検査とは異なる補正値Ｈr(Ｘ,Ｙ),Ｈg(Ｘ,Ｙ),Ｈb(Ｘ,Ｙ)を用いることが好ましい。補正値の相違分は、図１のハーフミラー１７と対物レンズ１８に代えて中空ミラー３１と対物レンズ３２を用いたことに起因する。

また、第２実施形態のように、暗視野照明部３Ａの付いた対物レンズ３２を用いる場合、照明系のミラー部(落射プリズム)をハーフミラー１７と穴あきミラー３１とで切り替えることにより、通常の明視野照明と暗視野照明とを切り替えながら被検物体１０Ａの欠陥検査を行うことが可能である。
（変形例）
なお、上記した実施形態では、モニタ系(２１〜２４)を色分解プリズム２１と受光センサ２２〜２４とで構成し、撮像系(２０Ｒ,２０Ｇ,２０Ｂ,２６)を色分解プリズム２６と撮像素子２０Ｒ,２０Ｇ,２０Ｂとで構成したが、本発明はこれに限定されない。例えば、撮像面上の画素それぞれに色分解フィルタを組み込んだ単板式の撮像素子を用いてもよい。このときモニタ系の分光感度特性は、撮像素子の分光感度となる。また、モニタ系(２１〜２４)に代えてカラー撮像素子（前述の単板式の撮像素子と同じ構成のもの）を用い、全Ｒ画素の撮像信号の合計を検知信号強度Ｓrとし、全Ｇ画素,全Ｂ画素の撮像信号の合計を検知信号強度Ｓg,Ｓbとしても良い。この場合、各色成分ごとの検知信号強度Ｓr,Ｓg,Ｓbを同時に取り込むことができる。ただし受光センサの方が撮像素子より安価なため好ましい。

また、色分解プリズム２１,２６を用いる代わりに、３つの受光センサ（ＲＧＢ）の各々の前面に所定の分光透過特性を有するフィルタを配置し、３つの受光センサを光路上に順に配置することで、各色成分ごとの検知信号強度Ｓr,Ｓg,Ｓbを時系列の順に取り込んでもよい。
さらに、モニタ系(２１〜２４)の代わりに１つの受光センサを設け、この受光センサの前面で、ターレットに設けたＲＧＢフィルタ（それぞれ所定のフィルタの分光透過率を持ち受光センサの分光感度特性と合わせてモニタ系の分光感度特性となる）を順に光路上に配置することで、各色成分ごとの検知信号強度Ｓr,Ｓg,Ｓbを時系列の順に取り込んでもよい。

また、光源１１からハーフミラー１７（または中空ミラー３１）までの照明光路の途中（例えばフィルタ１３の近傍位置）で、上記と同様のターレットに設けたＲＧＢフィルタを順に光路上に配置し、１つの受光センサからの検知信号強度に基づいて、各色成分ごとの検知信号強度Ｓr,Ｓg,Ｓbを時系列の順に取り込んでもよい。この場合、結像系の撮像素子２０からも時系列の順に各色成分ごとの撮像信号Ｔr(Ｘ,Ｙ),Ｔg(Ｘ,Ｙ),Ｔb(Ｘ,Ｙ)を取り込むことになる。

さらに、上記した実施形態では、分光特性の異なる２枚のダイクロイックミラーと３枚のモノクロ撮像素子を設ける場合（３板式）にも本発明を適用できる。２枚のダイクロイックミラーのうち、一方の分光特性は、主に青色成分を反射して緑色成分と赤色成分を透過する。他方の分光特性は、主に緑色成分を反射して赤色成分を透過する。
また、上記した実施形態では、モニタ系の受光部をハーフミラー１７（または中空ミラー３１）の後段に設け、被検物体１０Ａの照明に寄与しない不要な光をモニタ用に取り込む例を説明したが、本発明はこれに限定されない。光源１１からハーフミラー１７（または中空ミラー３１）までの照明光路の途中で、一部の照明光を分岐させ、その光路上にモニタ系の受光部を配置してもよい。

さらに、上記した実施形態では、モニタ結果（各色成分ごとの検知信号強度Ｓr,Ｓg,Ｓb）を加味した信号処理によって検査用のデータ（像強度Γ(Ｘ,Ｙ)と色度座標ｃx(Ｘ,Ｙ),ｃy(Ｘ,Ｙ)）を補正する例を説明したが、本発明はこれに限定されない。モニタ結果（各色成分ごとの検知信号強度Ｓr,Ｓg,Ｓb）に基づいて光源１１に供給する電流値をフィードバック制御し、照明光Ｌ１,Ｌ４の分光特性を一定に保つようにしてもよい。この場合、照明光Ｌ１,Ｌ４の強度の調整をＮＤフィルタによって行うことが好ましい。

また、上記した実施形態では、可視域の白色光を照明光として出射する光源１１（ハロゲンランプなど）を例に説明したが、本発明はこれに限らない。可視域以外の照明光を出射する光源（例えば紫外域の水銀ランプ）を用いる場合にも、本発明を適用できる。

第１実施形態の検査装置１０の構成を示す図である。照明光Ｌ１の分光特性Ｓ(λ)を示す図である。色分解プリズム２１の分光感度特性ρr(λ),ρg(λ),ρb(λ)を示す図である。被検物体１０Ａ上の点(ｕ,ｖ)の分光反射特性Γuv(λ)を示す図である。撮像素子２０の撮像面の点(Ｘ,Ｙ)における分光特性を示す図である。撮像素子２０の各画素への入射光（赤緑青）の分光特性を示す図である。第２実施形態の検査装置３０の構成を示す図である。

符号の説明

１０，３０検査装置
１１光源
１２ａコレクタレンズ
１２ｂリレーレンズ
１３フィルタ
１４開口絞り
１５視野絞り
１６コンデンサレンズ
１７ハーフミラー
１８，３２対物レンズ
１９結像レンズ
２０撮像素子
２１色分解フィルタ
２２〜２４受光センサ
２５信号処理部
３１中空ミラー
３Ａ暗視野照明部
３Ｂ開口部

Claims

光源からの照明光を被検物体に照射する照明手段と、
前記照明光が照射された前記被検物体の像を形成する結像手段と、
前記被検物体の像を複数の色成分に分解して各色成分ごとに撮像する撮像手段と、
前記照明光を複数の色成分に分解して各色成分ごとに検知する検知手段とを備えた
ことを特徴とする検査装置。
請求項１に記載の検査装置において、
前記結像手段の光路上には、前記被検物体からの検査光を透過すると共に、前記光路外からの前記照明光の一部を反射して他の一部を透過する光学部材が配置され、
前記結像手段は、前記光学部材を透過した前記検査光に基づいて前記像を形成し、
前記照明手段は、前記光学部材で反射した前記照明光の一部を前記被検物体に照射し、
前記検知手段は、前記光学部材を透過した前記照明光の他の一部を複数の色成分に分解して各色成分ごとに検知する
ことを特徴とする検査装置。
請求項１または請求項２に記載の検査装置において、
前記撮像手段から出力される各色成分ごとの撮像信号と、前記検知手段から出力される各色成分ごとの検知信号とに基づいて、検査用のデータを生成する生成手段を備えた
ことを特徴とする検査装置。
請求項３に記載の検査装置において、
前記生成手段は、前記被検物体の像の色度座標を前記データとして生成する
ことを特徴とする検査装置。