JP6515013B2 - 検査装置および検査方法 - Google Patents

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Description

本発明は、検査装置および検査方法に関する。
半導体素子の製造工程では、ステッパまたはスキャナと呼ばれる縮小投影露光装置により、回路パターンが形成された原画パターン（マスクまたはレチクルを指す。以下では、マスクと総称する。）がウェハ上に露光転写される。多大な製造コストのかかるＬＳＩにとって、製造工程における歩留まりの向上は欠かせない。マスクパターンの欠陥は、半導体素子の歩留まりを低下させる大きな要因となるので、マスクを製造する際には欠陥を検出する検査工程が重要になる。
また、検査工程においては、欠陥を検出するだけでなく、マスク面内におけるパターンの線幅（ＣＤ）を測定し、これと設計パターンの線幅とのずれ量（線幅誤差ΔＣＤ）の分布をマップ化することも行われる。得られたΔＣＤマップは、マスクの製造工程にフィードバックされて、工程条件の見直しなどに利用される。
特許文献１には、光源から出射した光を２つの光路に分け、一方を被検査対象であるマスクを透過光により照明する光路とし、他方をこのマスクを反射光により照明する光路として、マスクを透過した光が入射するセンサと、マスクで反射した光が入射するセンサとによって、マスクのパターンの光学画像を取得して検査を行う検査装置が開示されている。この検査装置では、マスクを透過した光がセンサに入射するまでの光路に偏光ビームスプリッタが配置されている。また、この偏光ビームスプリッタは、マスクを反射照明する光路にも結合している。偏光ビームスプリッタで反射した光は、マスクを照明した後にマスクで反射し、その後、この偏光ビームスプリッタを透過してセンサに入射する。
特開２０１２−２２０３８８号公報
ところで、一般に、マスクは、石英基板などのガラス基板と、ガラス基板の表面に設けられたクロム膜などの遮光膜からなるパターンとで構成される。ガラス基板は複屈折性を示し、その方向は、基板内部の歪みなどにより場所によって異なる。それ故、マスクを透過する光の偏光状態が透過前と透過後とで変化し、偏光ビームスプリッタを透過する光の光量が減少するという問題を生じる。具体的には、マスクを透過する前の光は円偏光であるが、マスクを透過した後は、マスク面内における複屈折の方向の違いによって楕円偏光となる。ここで、マスクを透過した光は、本来は４分の１波長板によって円偏光から偏光ビームスプリッタに対してＰ偏光成分のみをもつ直線偏光に変えられてから偏光ビームスプリッタを透過する。しかし、４分の１波長板に入射する光が楕円偏光となることによって、偏光ビームスプリッタに入射する光が直線偏光でなくなるか、あるいは、偏光ビームスプリッタに対してＳ偏光成分をもつ直線偏光となる。その結果として、偏光ビームスプリッタを透過する光の光量が減少し、マスク面内におけるパターン線幅の測定値に変動が生じる。
上記問題に対して、特許文献１では、欠陥検査に先立ち、パターンの形成されていない石英基板を照明し、その透過光をセンサに入射させて輝度分布データを作成する。そして、この輝度分布データを用いて、実際の検査における輝度値を補正している。しかしながら、検査に先立って、ロット毎に輝度分布データを取得するのは、手間がかかるうえに時間を要する。また、特許文献１には、ΔＣＤマップの作成に関する記載はない。
そこで、本発明では、基板の複屈折性による影響を低減して、簡便且つ正確に欠陥検査を行うことができ、また、正確なΔＣＤマップを取得することのできる検査装置および検査方法を提供することを目的とする。
本発明の他の目的および利点は、以下の記載から明らかとなるであろう。
本発明の第１の態様は、被検査対象が載置されるテーブルと、
前記テーブルの位置座標を測定する位置測定部と、
前記被検査対象を照明する光を出射する光源と、
前記光源からの光を前記被検査対象に透過照明する透過照明光学系と、
前記光源からの光を前記被検査対象に反射照明する反射照明光学系と、
前記透過照明光学系により前記被検査対象を透過照明した光が入射して、前記被検査対象の光学像を電気信号に変換する第１のセンサと、
前記反射照明光学系により前記被検査対象を反射照明した光が入射して、前記被検査対象の光学像を電気信号に変換する第２のセンサと、
前記被検査対象を透過照明して前記第１のセンサに入射する光と、前記被検査対象を反射照明して前記第２のセンサに入射する光とを透過する偏光ビームスプリッタと、
前記第１のセンサおよび前記第２のセンサの少なくとも一方から出力された光学画像データを用いて、前記被検査対象に設けられたパターンの欠陥を検出する欠陥検出部と、
前記光学画像データから前記被検査対象の入射面における前記光源からの光の透過率分布を取得し、前記光学画像データにおける明暗から前記透過率分布に応じた変化が打ち消されるように前記光学画像データの階調値を補正する階調値補正部と、
前記補正された光学画像データから前記パターンの寸法を求めて、前記パターンの設計値との差である寸法誤差を取得する寸法誤差取得部と、
前記テーブルの位置座標と前記寸法誤差から、前記被検査対象上の位置座標に前記寸法誤差を対応させたマップを作成するマップ作成部とを有することを特徴とする検査装置に関する。
本発明の第１の態様において、前記階調値補正部は、前記被検査対象においてエアリーディスクの直径以上の大きさで前記パターンが設けられていない部分の透過率と、前記被検査対象の入射面における前記光源からの光の偏光特性とから前記透過率分布を取得することが好ましい。
本発明の第２の態様は、被検査対象が載置されるテーブルと、
前記テーブルの位置座標を測定する位置測定部と、
前記被検査対象を照明する光を出射する光源と、
前記光源からの光を前記被検査対象に透過照明する透過照明光学系と、
前記光源からの光を前記被検査対象に反射照明する反射照明光学系と、
前記透過照明光学系により前記被検査対象を透過照明した光が入射して、前記被検査対象の光学像を電気信号に変換する第１のセンサと、
前記反射照明光学系により前記被検査対象を反射照明した光が入射して、前記被検査対象の光学像を電気信号に変換する第２のセンサと、
前記被検査対象を透過照明して前記第１のセンサに入射する光と、前記被検査対象を反射照明して前記第２のセンサに入射する光とを透過する偏光ビームスプリッタと、
前記第１のセンサおよび前記第２のセンサの少なくとも一方から出力された光学画像データを用いて、前記被検査対象に設けられたパターンの欠陥を検出する欠陥検出部と、
前記被検査対象の入射面における前記光源からの光の透過率分布を取得する透過率分布取得部と、
前記光学画像データから前記パターンの寸法を求めて、前記パターンの設計値との差である寸法誤差を取得し、前記光源からの光の透過率と前記パターンの寸法との関係と、前記透過率分布とから、該寸法誤差を補正する寸法誤差取得部と、
前記テーブルの位置座標と前記補正された寸法誤差から、前記被検査対象上の位置座標に該補正された寸法誤差を対応させたマップを作成するマップ作成部とを有することを特徴とする検査装置に関する。
本発明の第２の態様において、前記透過率分布取得部は、前記被検査対象においてエアリーディスクの直径以上の大きさで前記パターンが設けられていない部分の透過率と、前記被検査対象の入射面における前記光源からの光の偏光特性とから前記透過率分布を取得することが好ましい。
本発明の第３の態様は、光源から出射した直線偏光を第１の４分の１波長板で円偏光に変えて被検査対象を透過照明し、前記被検査対象を透過した円偏光を第２の４分の１波長板で直線偏光に変えた後、偏光ビームスプリッタを透過した光を第１のセンサに入射させ、前記被検査対象の光学像を電気信号に変換して光学画像データを取得するとともに、
光源から出射した直線偏光を前記第２の４分の１波長板で円偏光に変えて前記被検査対象を反射照明し、前記被検査対象で反射した円偏光を前記第２の４分の１波長板で直線偏光に変えた後、前記偏光ビームスプリッタを透過した光を第２のセンサに入射させ、前記被検査対象の光学像を電気信号に変換して光学画像データを取得する工程と、
前記被検査対象に設けられたパターンの設計データから参照画像データを作成する工程と、
前記第１の光学画像データ取得工程で取得された光学画像データを前記参照画像データと比較して、前記パターンの欠陥を検出する工程と、
前記光学画像データから前記被検査対象の入射面における前記光源からの光の透過率分布を取得し、前記光学画像データにおける明暗から前記透過率分布に応じた変化が打ち消されるように前記光学画像データの階調値を補正する工程と、
前記補正された光学画像データから前記パターンの寸法を求めて、前記パターンの設計値との差である寸法誤差を取得する工程と、
前記寸法誤差を前記被検査対象上の位置座標と対応させたマップを作成する工程とを有することを特徴とする検査方法に関する。
本発明の第３の態様において、前記透過率分布は、前記被検査対象においてエアリーディスクの直径以上の大きさで前記パターンが設けられていない部分の透過率と、前記被検査対象の入射面における前記光源からの光の偏光特性とから取得されることが好ましい。
本発明の第４の態様は、光源から出射した直線偏光を第１の４分の１波長板で円偏光に変えて被検査対象を透過照明し、前記被検査対象を透過した円偏光を第２の４分の１波長板で直線偏光に変えた後、偏光ビームスプリッタを透過した光を第１のセンサに入射させ、前記被検査対象の光学像を電気信号に変換して光学画像データを取得するとともに、
光源から出射した直線偏光を前記第２の４分の１波長板で円偏光に変えて前記被検査対象を反射照明し、前記被検査対象で反射した円偏光を前記第２の４分の１波長板で直線偏光に変えた後、前記偏光ビームスプリッタを透過した光を第２のセンサに入射させ、前記被検査対象の光学像を電気信号に変換して光学画像データを取得する工程と、
前記被検査対象に設けられたパターンの設計データから参照画像データを作成する工程と、
前記第１の光学画像データ取得工程で取得された光学画像データを前記参照画像データと比較して、前記パターンの欠陥を検出する工程と、
前記被検査対象の入射面における前記光源からの光の透過率分布を取得する工程と、
前記光学画像データから前記パターンの寸法を求めて、前記パターンの設計値との差である寸法誤差を取得し、前記光源からの光の透過率と前記パターンの寸法との関係と、前記透過率分布とから、該寸法誤差を補正する工程と、
前記補正された寸法誤差を前記被検査対象上の位置座標と対応させたマップを作成する工程とを有することを特徴とする検査方法に関する。
本発明の第４の態様において、前記透過率分布は、前記被検査対象においてエアリーディスクの直径以上の大きさで前記パターンが設けられていない部分の透過率と、前記被検査対象の入射面における前記光源からの光の偏光特性とから取得されることが好ましい。
本発明の第１の態様による検査装置は、光学画像データから被検査対象の入射面における光源からの光の透過率分布を取得し、光学画像データにおける明暗から透過率分布に応じた変化が打ち消されるように光学画像データの階調値を補正する。この検査装置によれば、簡便且つ正確に欠陥検査を行うことができ、また、正確なΔＣＤマップを取得することができる。
本発明の第２の態様による検査装置は、被検査対象の入射面における光源からの光の透過率分布を取得し、光学画像データからパターンの寸法を求めて、パターンの設計値との差である寸法誤差を取得し、光源からの光の透過率とパターンの寸法との関係と、透過率分布とから、この寸法誤差を補正する。この検査装置によれば、簡便且つ正確に欠陥検査を行うことができ、また、正確なΔＣＤマップを取得することができる。
本発明の第３の態様による検査方法では、光学画像データから被検査対象の入射面における光源からの光の透過率分布を取得し、光学画像データにおける明暗から透過率分布に応じた変化が打ち消されるように光学画像データの階調値を補正する。この検査方法によれば、簡便且つ正確に欠陥検査を行うことができ、また、正確なΔＣＤマップを取得することができる。
本発明の第４の態様による検査方法では、被検査対象の入射面における光源からの光の透過率分布を取得する。また、光学画像データからパターンの寸法を求めて、パターンの設計値との差である寸法誤差を取得し、光源からの光の透過率とパターンの寸法との関係と、透過率分布とから、この寸法誤差を補正する。この検査方法によれば、簡便且つ正確に欠陥検査を行うことができ、また、正確なΔＣＤマップを取得することができる。
実施の形態１における検査装置の概略構成図である。 実施の形態１の検査方法の一例を示すフローチャートである。 マスクの被検査領域と、ストライプおよびフレームとの関係を説明するための概念図である。 図１の検査装置におけるデータの流れの一例である。 図１で偏光ビームスプリッタを透過した光の光量分布をマスクと対比させた模式図である。 図１の透過用ＴＤＩセンサで取得される光学画像データの信号量の一例である。 測定パターンの一例となるライン・アンド・スペースパターンの一部平面図である。 ライン・アンド・スペースパターンの一部平面図の他の例である。 透過率の測定箇所の抽出方法の一例である。 実施の形態２における検査装置の概略構成図である。 実施の形態２による検査方法のフローチャートである。 図１０の検査装置におけるデータの流れの一例である。
実施の形態１．
図１は、本実施の形態における検査装置１００の概略構成図である。検査装置１００は、被検査対象の光学画像データを取得する。次いで、光学画像データと、この光学画像データに対応する参照画像データとを比較することで、被検査対象における欠陥を検出する。また、光学画像データから被検査対象の線幅（ＣＤ：Ｃｒｉｔｉｃａｌ Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）を測定し、参照画像データにおけるパターンの線幅とのずれ量（線幅誤差ΔＣＤ）を取得する。そして、被検査対象の面内における線幅誤差ΔＣＤの分布をマップ化して、線幅誤差マップ（ΔＣＤマップ）を作成する。
検査装置１００の主たる構成部は、次の通りである。
検査装置１００は、被検査対象の一例となるマスクＭａの光学画像データを取得する部分として、水平方向（Ｘ方向、Ｙ方向）および回転方向（θ軸方向）に移動可能なテーブル１０１と、テーブル１０１の位置座標を測定する位置測定部としてのレーザ測長システム１０２と、マスクＭａを照明する光を出射する光源１０５と、光源１０５からの光をテーブル１０１上に載置されたマスクＭａに照明する照明光学系と、マスクＭａの光学画像データを生成する撮像部とを有する。尚、マスクＭａは、例えば、石英基板などのガラス基板の主面に、検査の対象となるパターン（被検査パターン）が形成されたものである。
テーブル１０１の動作は、テーブル制御部１０３によって制御される。具体的には、テーブル制御部１０３が、（図示されない）Ｘ軸モータ、Ｙ軸モータおよびθ軸モータを駆動して、テーブル１０１を水平方向（Ｘ方向、Ｙ方向）および回転方向（θ軸方向）へ移動させる。尚、テーブル１０１の駆動機構には、例えば、エアスライダと、リニアモータやステップモータなどとが組み合わされて用いられる。
レーザ測長システム１０２は、本発明における位置測定部の一例であり、テーブル１０１の位置座標の測定に用いられる。詳細な図示は省略するが、レーザ測長システム１０２は、ヘテロダイン干渉計などのレーザ干渉計を有する。レーザ干渉計は、テーブル１０１に設けられたＸ軸用とＹ軸用の各ミラーとの間でレーザ光を照射および受光することによって、テーブル１０１の位置座標を測定する。レーザ測長システム１０２による測定データは、位置情報部１０４へ送られる。尚、テーブル１０１の位置座標を測定する方法は、レーザ干渉計を用いるものに限られず、磁気式や光学式のリニアエンコーダを用いるものであってもよい。
光源１０５としては、例えば、ＤＵＶ（Ｄｅｅｐ Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ ｒａｄｉａｔｉｏｎ；遠紫外）光を出射するレーザ光源が用いられる。レーザ光源から出射される光は、通常、直線偏光である。本実施の形態では、この直線偏光を４分の１波長板で円偏光にしてからマスクＭａを照明する。これにより、解像特性に方向性のない光学画像が得られる。
マスクＭａを照明する照明光学系は、２分の１波長板１０６，１１１と、偏光ビームスプリッタ１０７（第１の偏光ビームスプリッタ）と、４分の１波長板１０８（第１の４分の１波長板）と、４分の１波長板１１３（第２の４分の１波長板）と、ミラー１０９，１１０と、対物レンズ１１４と、偏光ビームスプリッタ１１２（第２の偏光ビームスプリッタ）とを有する。また、照明光学系は、必要に応じて、光源１０５から出射された光を、点光源や輪帯などの光源形状に変える手段などを有することができる。
本実施の形態の照明光学系は、マスクＭａを透過照明する透過照明光学系と、マスクＭａを反射照明する反射照明光学系とを備える。図１を参照して、透過照明光学系は、２分の１波長板１０６と、偏光ビームスプリッタ１０７（第１の偏光ビームスプリッタ）と、４分の１波長板１０８（第１の４分の１波長板）と、ミラー１０９とを有する。一方、反射照明光学系は、２分の１波長板１０６，１１１と、偏光ビームスプリッタ１０７（第１の偏光ビームスプリッタ）と、４分の１波長板１１３（第２の４分の１波長板）と、ミラー１１０と、対物レンズ１１４とを有する。２分の１波長板１０６および偏光ビームスプリッタ１０７（第１の偏光ビームスプリッタ）は、透過照明光学系と反射照明光学系に共通している。
また、マスクＭａと撮像部の間には、偏光ビームスプリッタ１１２（第２の偏光ビームスプリッタ）が配置されている。偏光ビームスプリッタ１１２は、４分の１波長板１１３を透過した直線偏光（ｐ偏光）を透過し撮像部へと光を導く。また、偏光ビームスプリッタ１１２は、マスクＭａを反射照明する光路にも位置しており、偏光ビームスプリッタ１０７で反射した直線偏光（ｓ偏光）をマスクＭａへ向けて反射する。マスクＭａで反射した光は、偏光ビームスプリッタ１１２を透過し撮像部へ向かう。
尚、光源１０５から出射された光を、マスクＭａに対し透過照明する光路と反射照明する光路とに分岐する光学手段は、偏光ビームスプリッタ１０７に限られるものではなく、光束を分割できるものであればよい。例えば、偏光成分を分離する機能を備えていないビームスプリッタであってもよい。さらに、本実施の形態では、光源１０５からの光を分岐せずに、ミラーを用いて透過照明と反射照明を切り替える構成にしてもよい。あるいは、光源を１つとせずに、透過照明用の光源と反射照明用の光源とに分けてそれぞれ有していてもよい。
マスクＭａの光学画像データを生成する撮像部は、マスクＭａを通過した光と、マスクＭａで反射した光とを、それぞれ集束させてマスクＭａのパターンの光学像を結像させる結像光学系と、結像光学系を透過した光が入射して、マスクＭａのパターンの光学像を光電変換する透過用ＴＤＩセンサ１１８（第１のセンサ）と、マスクＭａで反射した光が入射して、マスクＭａのパターンの光学像を光電変換する反射用ＴＤＩセンサ１１９（第２のセンサ）と、透過用ＴＤＩセンサ１１８と反射用ＴＤＩセンサ１１９から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するセンサ回路１２０とを有する。
撮像部における結像光学系は、対物レンズ１１４と、４分の１波長板１１３と、偏光ビームスプリッタ１１２と、ミラー１１５，１１６，１１７とを有する。尚、対物レンズ１１４、４分の１波長板１１３、および偏光ビームスプリッタ１１２は、照明光学系と共通して用いられる。
光源１０５から出射した光は、透過照明光学系や反射照明光学系を構成する光学部材によって、その特性を下記のように変化させながら、マスクＭａを照明した後に撮像部へ入射する。
光源１０５から出射した光は、まず、第１の偏光ビームスプリッタである偏光ビームスプリッタ１０７によって、マスクＭａに対し透過照明する光路と反射照明する光路とに分岐される。
マスクＭａを透過照明する光路には、４分の１波長板１０８，１１３が配置されている。４分の１波長板１０８は、偏光ビームスプリッタ１０７を透過した直線偏光（ｐ偏光）を円偏光に変える。一方、４分の１波長板１１３は、マスクＭａを透過した円偏光を直線偏光（ｐ偏光）に変える。偏光ビームスプリッタ１１２は、４分の１波長板１１３を透過した直線偏光（ｐ偏光）を透過し撮像部へと光を導く。
偏光ビームスプリッタ１１２は、マスクＭａを反射照明する光路にも位置していて、偏光ビームスプリッタ１０７で反射した直線偏光（ｓ偏光）をマスクＭａへ向けて反射する。４分の１波長板１１３も、マスクＭａを反射照明する光路に位置しており、偏光ビームスプリッタ１１２で反射した直線偏光（ｓ偏光）を円偏光に変える。マスクＭａで反射した円偏光は、再びこの４分の１波長板１１３を透過することにより、偏光方向が９０度回転した直線偏光（ｐ偏光）に変わる。すると、この光は、偏光ビームスプリッタ１１２を透過するようになって撮像部へと進む。
透過用ＴＤＩセンサ１１８と反射用ＴＤＩセンサ１１９は、結像光学系により得られたマスクＭａの微弱な拡大光学像を電気的に蓄積し、光学画像データとしての画像電気信号に変換して出力する。これらは、電荷が蓄積される積算方向に複数段の露光エリアが配置されたエリアセンサであり、マスクＭａの光学像を撮像するため、マスクＭａを走査する度に、積算方向に電荷を１段ずつ転送し、積算段数分の電荷を蓄積して出力する。これにより、１ラインでは微弱な電荷であっても、複数回の加算によって、加算しない場合と同じ走査時間でその数十倍の光量に匹敵する出力が得られる。また、同一点を複数回加算することでノイズが低減され、画像信号のＳ／Ｎ比が向上する。
検査装置１００は、さらに、センサ回路１２０から出力された光学画像データが入力される光学画像取得部１２１と、光学画像データの手本となる参照画像データを生成する参照画像データ生成部１２４と、ダイ−トゥ−データベース（Ｄｉｅ ｔｏ Ｄａｔａｂａｓｅ）比較方式により、光学画像データと参照画像データとを比較してマスクＭａの欠陥を検出する比較部１３３とを有する。
比較部１３３は、本発明における欠陥検出部の一例である。尚、検査装置１００は、ダイ−トゥ−ダイ（Ｄｉｅ ｔｏ Ｄｉｅ）比較方式によって欠陥を検出してもよい。その場合、光学画像取得部１２１に入力された光学画像データ同士が比較される。欠陥検出部は、光学画像取得部１２１が兼ねてもよく、光学画像取得部１２１とは別に設けられて、光学画像取得部１２１から光学画像データが送られるようにしてもよい。
また、検査装置１００は、光学画像取得部１２１で取得された光学画像データからマスクＭａを透過する光の透過率分布を取得して、光学画像データの階調値を補正する階調値補正部１３２と、補正された光学画像データからマスクＭａの線幅誤差を取得する線幅誤差取得部１２２と、この線幅誤差からΔＣＤマップを作成するマップ作成部１２３とを有する。
上記以外にも、検査装置１００は、記憶装置の一例となる磁気ディスク装置１２５と、補助記憶装置の一例となる磁気テープ装置１２６と、補助記憶装置の他の例となるフレキシブルディスク装置１２７と、表示装置の一例となるモニタディスプレイ１２８と、表示装置の他の例となるＩＴＶカメラによる顕微鏡パターンモニタ１２９と、プリンタ１３０とを有する。これらは、それぞれ、データ伝送路となるバス１３１を介して、検査装置１００の全体の制御を司る全体制御部１４０に接続している。尚、前述のテーブル制御部１０３と位置情報部１０４も、バス１３１を介して全体制御部１４０に接続している。
検査装置１００は、以上のような構成を有することによって、マスクＭａの被検査パターンの欠陥を検出し、また、被検査パターンの線幅誤差を取得してΔＣＤマップを作成する。
次に、本実施の形態による検査方法の一例を述べる。
図２は、本実施の形態の検査方法の一例を示すフローチャートである。この図に示すように、本実施の形態による検査方法は、キャリブレーション工程Ｓ１、光学画像データ取得工程Ｓ２、参照画像データ生成工程Ｓ３、比較工程Ｓ４、透過率分布取得工程Ｓ５、階調値補正工程Ｓ６、線幅誤差（ΔＣＤ）取得工程Ｓ７、ΔＣＤマップ作成工程Ｓ８を有する。次に、これらの工程について、図１および図２を参照しながら説明する。
＜キャリブレーション工程Ｓ１＞
ＴＤＩセンサは、多数のセンサ素子が集合して構成されており、これらの間でセンサの特性にばらつきがあると誤動作の原因になることから、全てのセンサ素子が電気的に等しい特性（ゲインおよびオフセット特性）を有している必要がある。そこで、欠陥検出や線幅誤差取得のための光学画像を取得する前に、透過用ＴＤＩセンサ１１８と反射用ＴＤＩセンサ１１９のキャリブレーションを行う。キャリブレーションは、例えば、次のようにして行われる。
透過用ＴＤＩセンサ１１８で撮像された光学像は、センサ回路１２０に設けられて画素毎にオフセット・ゲイン調整可能なデジタルアンプ（図示せず）に入力される。キャリブレーションは、具体的には、デジタルアンプの各画素用のゲインを決定する工程である。透過用ＴＤＩセンサ１１８のキャリブレーションでは、まず、撮像する面積に対して十分に広いマスクＭａの透過光領域に透過用ＴＤＩセンサ１１８を位置させる。次に、マスクＭａを照明する照明光学系の条件（例えば、光源の出力、光量、各種ミラーやレンズの位置など。）を検査時と同じにして、マスクＭａの光学像を撮像する。そして、撮像された光学像の階調値を取得して白レベルを決定する。次いで、マスクＭａを照明する光量をゼロに設定し、撮像された光学像の階調値を取得して黒レベルを決定する。このとき、検査中の光量変動を見越して、例えば、白レベルと黒レベルの振幅が８ビット階調データの約４％から約９４％に相当する１０〜２４０に分布するよう、画素毎にオフセットとゲインを調整する。
反射用ＴＤＩセンサ１１９で撮像された光学像も、センサ回路１２０のデジタルアンプに入力されるので、デジタルアンプの各画素用のゲインが上記と同様のキャリブレーションによって決定される。
＜光学画像データ取得工程Ｓ２＞
テーブル１０１上に載置されたマスクＭａは、真空チャックなどの手段でテーブル１０１に固定される。ここで、マスクＭａに形成されたパターンの欠陥を正確に検出し、また、欠陥の箇所を正確に把握するためには、マスクＭａのパターンがテーブル１０１上で所定の位置に位置合わせされている必要がある。具体的には、マスクＭａをテーブル１０１上に載置した状態で、測定パターンのＸ軸およびＹ軸と、ＸＹテーブルの走行軸とを合わせることになる。そこで、例えば、マスクＭａに位置合わせ用のアライメントマークを形成し、このアライメントマークを検査装置１００で撮影して、テーブル１０１上でマスクＭａのパターンを位置合わせする。あるいは、マスクアライメントマークを設けず、マスクＭａのパターンのうちで、できるだけマスクＭａの外周に近くてＸＹ座標が同一であるコーナーの頂点やエッジパターンの辺を使って、位置合わせを行ってもよい。
マスクＭａがテーブル１０１上で所定の位置に固定されると、マスクＭａに設けられたパターンに対して、光源１０５からの光が照明光学系を介して照射される。具体的には、光源１０５から照射される光束は、２分の１波長板１０６を通った後、偏光ビームスプリッタ１０７（第１の偏光ビームスプリッタ）でマスクＭａを透過照明する光路と反射照明する光路に分岐される。尚、図１では、透過照明光を実線で示し、反射照明光を点線で示している。
光源１０５から出射された直線偏光のうちのｐ偏光は、偏光ビームスプリッタ１０７を透過し、４分の１波長板１０８で円偏光に変えられて、マスクＭａに照射される。そして、マスクＭａを透過し、対物レンズ１１４を通り、４分の１波長板１１３で再び直線偏光に変えられる。その後、偏光ビームスプリッタ１１２（第２の偏光ビームスプリッタ）を透過した後、ミラー１１５，１１６を介して透過用ＴＤＩセンサ１１８に入射する。
一方、光源１０５から出射された直線偏光のうちのｓ偏光は、偏光ビームスプリッタ１０７で反射し、ミラー１１０と２分の１波長板１１１を介して偏光ビームスプリッタ１１２に入射する。偏光ビームスプリッタ１１２はｓ偏光を反射するので、反射されたｓ偏光は、４分の１波長板１１３を透過することにより、直線偏光から円偏光に変えられた後、対物レンズ１１４を通ってマスクＭａに照射される。そして、マスクＭａで反射した光は、再び対物レンズ１１４と４分の１波長板１１３を透過する。これにより、光は、円偏光から直線偏光に変えられるとともに、偏光方向が９０度回転してｐ偏光になるので、偏光ビームスプリッタ１１２を透過するようになる。そして、ミラー１１５，１１７を介して反射用ＴＤＩセンサ１１９に入射する。
このように、マスクＭａを透過した光の光路に偏光ビームスプリッタ１１２を配置し、偏光ビームスプリッタ１０７で反射した光が偏光ビームスプリッタ１１２で反射されてマスクＭａを照明するようにすることにより、マスクＭａの透過照明と反射照明を同時に行って、透過照明による光学像と、反射照明による光学像とを同時に撮像することができる。つまり、透過照明によるマスクＭａの被検査パターンの光学像を透過用ＴＤＩセンサ１１８で撮像するのと同時に、同じ被検査パターンの反射照明による光学像を反射用ＴＤＩセンサ１１９で撮像することができる。
透過用ＴＤＩセンサ１１８と反射用ＴＤＩセンサ１１９によるマスクＭａのパターンの光学像の撮像方法（光学画像データの取得方法）は、次の通りである。尚、この撮像方法の説明では、透過用ＴＤＩセンサ１１８と反射用ＴＤＩセンサ１１９を区別せず、単にＴＤＩセンサと称す。
マスクＭａの被検査領域は、短冊状の複数の領域に仮想的に分割される。尚、この短冊状の領域はストライプと称される。各ストライプは、例えば、幅が数百μｍであって、長さが被検査領域のＸ方向の全長に対応する１００ｍｍ程度の領域とすることができる。
さらに、各ストライプには、格子状に分割された複数の被撮像単位（以下、個々の被撮像単位を「フレーム」と表記する。）が仮想的に設定される。個々のフレームのサイズは、ストライプの幅、または、ストライプの幅を４分割した程度の正方形とするのが適当である。
図３は、マスクＭａの被検査領域と、ストライプおよびフレームとの関係を説明するための概念図である。この例では、被検査領域は、４つのストライプＳｔ１〜Ｓｔ４によって仮想的に分割されており、さらに、個々のストライプＳｔ１〜Ｓｔ４には、４５個のフレームＦが仮想的に設定されている。
各ストライプＳｔ１〜Ｓｔ４は、Ｘ方向に長い短冊状であってＹ方向に整列している。一方、各フレームは、例えば十数μｍ□程度の矩形を呈する。ここで、撮像漏れを防ぐため、隣り合う２つのフレーム間においては、一方のフレームの縁部と他方のフレームの縁部とが所定の幅で重なるように設定される。所定の幅は、例えば、ＴＤＩセンサの画素サイズを基準とすると、その２０画素分程度の幅とすることができる。尚、ストライプも同様であり、隣り合うストライプの縁部が互いに重なるように設定される。
マスクＭａの光学像は、ストライプ毎に撮像される。すなわち、図３の例で光学像を撮像する際には、各ストライプＳｔ１，Ｓｔ２，Ｓｔ３，Ｓｔ４が連続的に走査されるように、テーブル１０１の動作が制御される。具体的には、まず、テーブル１０１が図３の−Ｘ方向に移動しながら、ストライプＳｔ１の光学像がＸ方向に順に撮像され、ＴＤＩセンサに光学像が連続的に入力される。ストライプＳｔ１の光学像の撮像を終えると、ストライプＳｔ２の光学像が撮像される。このとき、テーブル１０１は、−Ｙ方向にステップ移動した後、ストライプＳｔ１における光学像の撮像時の方向（−Ｘ方向）とは逆方向（Ｘ方向）に移動していく。撮像されたストライプＳｔ２の光学像も、ＴＤＩセンサに連続的に入力される。ストライプＳｔ３の光学像を撮像する場合には、テーブル１０１が−Ｙ方向にステップ移動した後、ストライプＳｔ２の光学像を撮像する方向（Ｘ方向）とは逆方向、すなわち、ストライプＳｔ１の光学像を撮像した方向（−Ｘ方向）に、テーブル１０１が移動する。同様にしてストライプＳｔ４の光学像も撮像される。
図１において、透過用ＴＤＩセンサ１１８および反射用ＴＤＩセンサ１１９がマスクＭａのパターンの光学像を撮像すると、すなわち、このパターンの光学像を電気信号に変換して光学画像データを取得すると、光学画像データのアナログ信号がセンサ回路１２０に順次出力される。センサ回路１２０は、透過用ＴＤＩセンサ１１８および反射用ＴＤＩセンサ１１９が出力した各アナログ信号をそれぞれデジタル信号に変換する。そして、センサ回路１２０から光学画像取得部１２１へ光学画像データが出力される。
＜参照画像データ生成工程Ｓ３＞
図２の参照画像データ生成工程Ｓ３では、図１の参照画像データ生成部１２４において、マスクＭａの設計パターンデータを基に参照画像データが生成される。参照画像データは、比較工程Ｓ４のダイ−トゥ−データベース比較方式による検査において、光学画像データの欠陥判定の基準となる。また、（後述する）線幅誤差（ΔＣＤ）取得工程Ｓ７において、マスクＭａのパターンの線幅誤差を取得する際に基準となる線幅の算出にも用いられる。
図４は、図１の検査装置１００におけるデータの流れの一例である。
マスクＭａの設計パターンデータは、磁気ディスク装置１２５に格納される。この設計パターンデータは、磁気ディスク装置１２５から全体制御部１４０によって読み出されて、図４に示すように、参照画像データ生成部１２４へ送られる。参照画像データ生成部１２４は、展開回路１２４ａと参照回路１２４ｂを有している。展開回路１２４ａに設計パターンデータが入力されると、展開回路１２４ａは、この設計パターンデータを２値ないしは多値のイメージデータに変換する。次いで、イメージデータは、展開回路１２４ａから参照回路１２４ｂへ送られる。参照回路１２４ｂでは、イメージデータに適切なフィルタ処理が施される。その理由は、次の通りである。
一般に、マスクのパターンは、その製造工程でコーナーの丸まりや線幅の仕上がり寸法などが加減されており、設計パターンと完全には一致しない。また、例えば、センサ回路１２０から出力される光学画像データは、光学系の解像特性、透過用ＴＤＩセンサ１１８や反射用ＴＤＩセンサ１１９のアパーチャ効果などによってぼやけた状態、言い換えれば、空間的なローパスフィルタが作用した状態にある。
そこで、マスクＭａの設計パターンデータや光学画像データを基に、マスクＭａの製造プロセスや検査装置１００の光学系による変化を模擬した参照画像生成関数が決定される。検査装置１００は、この参照画像生成関数を用いて、設計パターンデータに２次元のデジタルフィルタをかけ、参照画像データに対して光学画像データに似せる処理を行う。本実施の形態では、参照回路１２４ｂにおいて、展開回路１２４ａから出力されたイメージデータに参照画像生成関数を用いたフィルタ処理が施され、参照画像データが生成される。
＜比較工程Ｓ４＞
図２の比較工程Ｓ４では、光学画像データと参照画像データとが比較されて、マスクＭａのパターンの欠陥検出が行われる。この工程は、図１の比較部１３３で行われる。
比較部１３３では、光学画像取得部１２１から出力された光学画像データが、所定のサイズ、例えばフレーム毎のデータに分割される。また、参照画像データ生成部１２４から出力された参照画像データも、光学画像データに対応するフレーム毎のデータに分割される。尚、以下では、フレーム毎に分割された光学画像データの各々を「光学フレームデータ」と称し、フレーム毎に分割された参照画像データの各々を「参照フレームデータ」と称する。
下記で詳述するように、比較部１３３では、光学フレームデータと参照フレームデータとが比較されることによって、光学フレームデータの欠陥が検出される。また、位置情報部１０４からは、レーザ測長システム１０２による測定データが比較部１３３に送られ、この測定データを用いて欠陥の位置座標データが作成される。
比較部１３３には、数十個の比較ユニットが装備されている。これにより、複数の光学フレームデータが、それぞれ対応する参照フレームデータと並列して同時に処理される。そして、各比較ユニットは、１つの光学フレームデータの処理が終わると、未処理の光学フレームデータと、これに対応する参照フレームデータを取り込む。このようにして、多数の光学フレームデータが順次処理されて欠陥が検出されていく。
比較ユニットでの処理は、具体的には次のようにして行われる。
まず、光学フレームデータと、この光学フレームデータに対応する参照フレームデータとがセットになって、各比較ユニットへ出力される。そして、比較ユニットにおいて、光学フレームデータと参照フレームデータとの位置合わせ（フレームアライメント）が行われる。このとき、パターンのエッジ位置や、輝度のピーク位置が揃うように、ＴＤＩセンサ（１１８，１１９）の画素単位で平行シフトさせる他、近隣の画素の輝度値を比例配分するなどして、画素未満の合わせ込みも行う。
光学フレームデータと参照フレームデータとの位置合わせを終えた後は、適切な比較アルゴリズムにしたがった欠陥検出が行われる。例えば、光学フレームデータと参照フレームデータとの画素毎のレベル差の評価や、パターンエッジ方向の画素の微分値同士の比較などが行われる。そして、光学画像データと参照画像データの差異が所定の閾値を超えると、その箇所が欠陥と判定される。
例えば、線幅欠陥として登録される場合の閾値は、光学画像データと参照画像データとの線幅ＣＤの寸法差（ｎｍ）および寸法比率（％）単位で指定される。例えば、線幅の寸法差が１６ｎｍ、寸法比率が８％というように２通りの閾値が指定される。光学画像データのパターンが２００ｎｍの線幅を有するとき、参照画像データとの寸法差が２０ｎｍであれば、寸法差の閾値と寸法比率の閾値のいずれよりも大きいため、このパターンには欠陥があると判定される。
尚、欠陥判定の閾値は、線幅が参照画像データよりも太い場合と細い場合とについて、それぞれ別々に指定することも可能である。また、線幅でなく、線間のスペース幅（パターン間の距離）が、参照画像データよりも太い場合と細い場合とについて、それぞれ閾値を指定してもよい。さらに、ホール形状のパターンに対しては、ホールの直径の寸法や直径の寸法比率の閾値を指定することができる。この場合、閾値は、ホールのＸ方向の断面とＹ方向の断面のそれぞれについて指定され得る。
欠陥検出に用いられるアルゴリズムは、上記の他にも、例えば、レベル比較法や微分比較法などがある。レベル比較法では、例えば、光学フレームデータにおける画素単位の輝度値、すなわちＴＤＩセンサ（１１８，１１９）の画素に対応する領域の輝度値が算出される。そして、算出された輝度値と参照フレームデータでの輝度値とが比較されることによって、欠陥が検出される。また、微分比較法では、光学フレームデータ上での微細パターンのエッジに沿った方向、例えば、ラインパターンのエッジに沿った方向における画素単位の輝度値の変化量が微分によって求められる。この変化量と参照フレームデータでの輝度値の変化量とが比較されることによって、欠陥が検出される。
比較部１３３で光学フレームデータに欠陥があると判定されると、その光学フレームデータ、欠陥の位置座標データ、比較された参照フレームデータなどの欠陥の情報が、磁気ディスク装置１２５に登録される。
尚、比較部１３３は、光学フレームデータとこれに対応する参照フレームデータとのセット毎であって且つ比較アルゴリズム毎に、フレームデータの位置合わせ、欠陥検出、および欠陥検出数の集計という一連の比較判定動作を、フレームデータの位置合わせの条件を変えて複数回行い、欠陥検出数が最も少なかった比較判定動作での欠陥検出結果を登録することができる。
以上のようにして、比較部１３３に光学画像データと参照画像データが順次取り込まれて比較処理され、各光学画像データの欠陥検出が行われる。
図２において、Ｓ１〜Ｓ４の工程は、マスクＭａの被検査パターンの欠陥を検出する工程に対応する。一方、Ｓ１〜Ｓ３とＳ５〜Ｓ８の工程は、マスクＭａの被検査パターンの線幅誤差を取得してΔＣＤマップを作成する工程に対応する。そこで、次に、Ｓ５〜Ｓ８の各工程について述べる。
＜透過率分布取得工程Ｓ５＞
図１に示す光学系の構成では、マスクＭａを透過した光の光路に偏光ビームスプリッタ１０７，１１２が配置され、偏光ビームスプリッタ１０７を透過した光でマスクＭａが透過照明され、偏光ビームスプリッタ１０７で反射しさらに偏光ビームスプリッタ１１２で反射した光でマスクＭａが反射照明される。したがって、この構成によれば、マスクＭａの透過照明と反射照明を同時に行って、透過照明による光学像と、反射照明による光学像とを同時に撮像することができる。つまり、透過照明によるマスクＭａの被検査パターンの光学像を透過用ＴＤＩセンサ１１８で撮像するのと同時に、同じ被検査パターンの反射照明による光学像を反射用ＴＤＩセンサ１１９で撮像することができる。
一方、マスクＭａを構成する石英などのガラス基板は複屈折性を示し、その方向は場所によって異なるため、マスクＭａを透過する光の偏光状態は透過前と透過後とで変化する。それ故、偏光ビームスプリッタ１１２を透過する光の光量に損失が生じる。
図５は、図１で偏光ビームスプリッタ１１２を透過した光の光量分布をマスクＭａと対比させた模式図である。図５において、横軸は、Ｘ軸方向におけるマスクＭａ上での位置に対応し、縦軸は、Ｙ軸方向におけるマスクＭａ上での位置に対応する。
光源１０５から出射された光によってマスクＭａが照明されると、マスクＭａのどの位置においても光量は同じになるはずである。しかし、マスクＭａの面内（光の入射面）における複屈折の方向の違いによって、実際には図５に示すような光量分布ができる。図５の例では、光量の異なるＡ１〜Ａ５の領域があり、領域Ａ１が最も明るく、領域Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５の順に暗くなる。尚、この光量分布は、マスクＭａを透過する光の透過率分布と相関する。
領域Ａ２の光量が、複屈折の影響がないとしたときにマスクＭａの任意の位置で得られるはずの光量であるとすると、領域Ａ２より光量の大きい領域Ａ１では、線幅の測定値は実際より大きな値となる。一方、領域Ａ２より光量の小さい領域Ａ３，Ａ４，Ａ５では、線幅の測定値は実際より小さな値となる。尚、これらの中では、領域Ａ５が最も線幅が小さくなる。つまり、マスクＭａにおける被検査パターンが、マスクＭａのどの位置においても設計値通りの線幅であるとすると、線幅誤差はゼロになるはずであるが、領域Ａ１における線幅の測定値は実際より大きな値となるので、プラスの線幅誤差となる。一方、領域Ａ３，Ａ４，Ａ５における線幅の測定値は実際より小さな値となるので、マイナスの線幅誤差となる。そして、測定値から求めた線幅誤差と、実際の線幅誤差（この場合はゼロ）との差は、領域Ａ３，Ａ４，Ａ５の順で大きくなる。
マスクＭａを透過する光の透過率も、図５に示すような分布を有する。そこで、本実施の形態では、光学画像データ取得工程Ｓ２で取得した光学画像データから、マスクＭａを透過する光の透過率分布を取得する。
具体的には、次のようにすることができる。透過率がマスクＭａの任意の箇所で同じであれば、光学画像データにおける明暗はパターンの有無に依存したものになる。しかし、透過率がマスクＭａの面内で分布していると、図１の透過用ＴＤＩセンサ１１８や反射用ＴＤＩセンサ１１９に入射する光の光量は、透過率分布に応じて変化する。つまり、マスクＭａのパターンを考慮しないとき、透過率の高い箇所では、これらのセンサに入射する光の光量は多くなるが、透過率の低い箇所では、これらのセンサに入射する光の光量は少なくなる。したがって、光学画像データにおける明暗には、パターンの有無とは別に透過率分布に応じた変化が加わる。そこで、例えば、光学画像データにおいて、パターンのないところの階調値を比較することで、透過率の分布を把握することができる。
本実施の形態では、マスクＭａの被検査領域内でパターンのない部分、すなわち、ガラス基板が露出している箇所を複数抽出して透過率を求める。次いで、抽出した箇所の透過率から、被検査領域全体における透過率分布を推定する。具体的には、図１において、光学画像取得部１２１から光学画像が階調値補正部１３２へ送られる。階調値補正部１３２は、マスクＭａの被検査領域の予め指定された箇所の透過率を取得する。次いで、取得した透過率からマスクＭａの被検査領域全体の透過率分布を推定する。
例えば、マスクＭａの被検査領域のＸ方向に沿って、パターンのない部分を５箇所抽出する。さらに、各箇所について、Ｙ方向に沿って、パターンのない部分を同様に５箇所抽出する。このようにして、総数で２５個のパターンのない部分を測定箇所として抽出する。このとき、各測定箇所の大きさは、光の回折像におけるエアリーディスクの直径（２ｒ）以上とする。エアリーディスクの直径は、下記式（１）を用いて得られる。λは光の波長、ＮＡは結像光学系の開口数である。
例えば、被検査対象として、ハーフピッチ２０ｎｍ以下のデバイスに対するマスクを考える。この場合、図１の光源１０５としては、フォトリソグラフィで使用される波長１９３ｎｍに近い波長の光源が好適であり、例えば、波長１９９ｎｍの紫外光を出射するパルスレーザを用いることができる。また、高い解像度が要求される検査装置では、結像光学系の開口数ＮＡは例えば０．８０である。そこで、λ＝１９９、ＮＡ＝０．８０とすると、式（１）より、直径は０．３μｍ程度となる。つまり、直径０．３μｍ以上の大きさでガラス基板が露出している領域を例えば２５個抽出し、各箇所における透過率を取得する。
透過率を取得する箇所の抽出方法の一例について、図９を用いて説明する。
まず、被検査パターン領域を複数の小領域に分割する（Ｓ１０１）。例えば、被検査パターン領域をＸ軸方向とＹ軸方向にそれぞれ５分割して２５個の小領域にする。
次に、予め定めた所定位置を抽出し（Ｓ１０２）、この所定位置にパターンがないか否かを判定する（Ｓ１０３）。所定位置にパターンがない場合には、このパターンのない部分の大きさがエアリーディスクの直径以上であるか否かを判定する（Ｓ１０４）。エアリーディスクの直径以上であれば、この所定位置でマスクＭａの透過率を取得する（Ｓ１０５）。その後、次の小領域へ移動する。
Ｓ１０３で所定位置にパターンがある場合、または、Ｓ１０４でエアリーディスクの直径以上の大きさでない場合には、所定位置からの距離がｒの範囲内にパターンがないか否かを判定する（Ｓ１０６）。所定位置にパターンがない場合には、このパターンのない部分の大きさがエアリーディスクの直径以上であるか否かを判定する（Ｓ１０７）。エアリーディスクの直径以上であれば、所定位置から最も近い位置にある部分において、マスクＭａの透過率を取得する（Ｓ１０８）。その後、次の小領域へ移動する。
一方、Ｓ１０６で所定位置からの距離がｒの範囲内にパターンのない部分がない場合、または、Ｓ１０７でエアリーディスクの直径以上の大きさでない場合には、透過率を取得せずに、次の小領域へ移動する。
Ｓ１０５，Ｓ１０８，または、Ｓ１０６若しくはＳ１０７の各工程に続いて次の小領域へ移動した後は、いずれもＳ１０２に戻って上記の工程を繰り返す。
尚、マスクＭａの被検査領域内に、エアリーディスクの直径以上の面積でパターンのない部分がない場合、または、透過率分布を推定するのに十分な数でない場合は、被検査領域外、例えば、マスクＭａの四隅における透過率を取得する。
所定箇所における透過率を取得した後は、これらの透過率からマスクＭａの被検査領域全体の透過率分布を推定する。透過率分布の推定は、次の様にして行うことができる。マスクＭａの応力分布には所定の傾向があり、複屈折の方向もそれに応じた傾向を持つ。このため、マスクＭａに円偏光が入射すると、マスクＭａの面内での複屈折の方向に応じて、円偏光はその偏光特性を変える。具体的には、マスクＭａの中央付近では入射光の偏光特性が維持されるが、周辺部に向かうにしたがって、透過率が低くなる方向と透過率が高くなる方向とが対称に現れる。こうしたマスクＭａの面内での偏光特性を把握することにより、所定数の測定箇所での透過率から、被検査領域の全体における透過率分布を推定することができる。
＜階調値補正工程Ｓ６＞
階調値補正部１３２は、さらに、透過率分布取得工程Ｓ５で得られた透過率分布を用いて、透過率を取得した光学画像データの階調値を補正する。具体的には、光学画像データにおける明暗から、透過率分布に応じた変化が打ち消されるように、光学画像データの階調値を補正する。
例えば、図５において、領域Ａ１で取得された光学画像データについては、領域Ａ２で取得された光学画像データの階調値と同じとなるように、階調値を低くする補正がされる。一方、領域Ａ３，Ａ４，Ａ５で取得された光学画像データについては、領域Ａ２で取得された光学画像データの階調値と同じとなるように、階調値を高くする補正がされる。尚、領域Ａ２で取得された光学画像データについては補正されない。
＜線幅誤差取得工程Ｓ７＞
図１の検査装置１００において、階調値補正部１３２で補正された光学画像データは、マスクＭａの被検査パターンの線幅誤差（ΔＣＤ）の取得に用いられる。この線幅誤差取得工程Ｓ７は、具体的には、以下のようにして行われる。
まず、階調値補正部１３２から線幅誤差取得部１２２へ、補正された光学画像データが送られる。また、参照画像データ生成部１２４から線幅誤差取得部１２２へ参照画像データが送られる。線幅誤差取得部１２２では、光学画像データと参照画像データについて、まず、線幅（ＣＤ）の測定の基準となるエッジペアが検出される。
エッジペアの検出にあたっては、まず、基準位置となるエッジ位置が決められる。これには、公知の閾値法を用いることができる。例えば、参照画像データの黒レベルの信号量（光量）と白レベルの信号量（光量）との間で任意の値（閾値Ｔｈ）を指定する。信号量は、光の透過率とすることができる。また、閾値Ｔｈは、信号量の最小値と最大値を所定の比率で内分する値である。そして、参照画像データにおいて、閾値Ｔｈの信号量に対応する位置をエッジ位置とする。また、光学画像データにおいても、この閾値Ｔｈと一致する信号量の位置をエッジ位置とする。つまり、光学画像データでは、閾値Ｔｈに等しい信号量の位置がパターンのエッジになる。例えば、被検査パターンがライン・アンド・スペースパターンである場合、閾値は、ラインパターンとスペースパターンの境界になる。
パターンのエッジ位置が定まると、エッジペアを検出できる。すなわち、検出されたエッジのうち、線幅測定の始点となるエッジと、同じ線幅測定の終点となるエッジとで、エッジペアが構成される。エッジペアは、例えば画素単位で検出される。例えば、Ｙ方向に２つのエッジが延びるラインパターンの場合、両エッジ上に画素単位でエッジペアが検出される。また、Ｘ方向に２つのエッジが延びるラインパターンの場合にも、両エッジ上に画素単位でエッジペアが検出される。
図１の検査装置１００において、エッジペアの検出は、幅誤差取得部１２２で行われる。線幅誤差取得部１２２へは、位置情報部１０４から、レーザ測長システム１０２によって測定されたテーブル１０１の位置座標の測定値が送られ、それによって、各エッジの位置座標が把握される。具体的には、次の通りである。まず、ストライプ単位で取得された光学画像データは、所定のサイズ、例えば、フレーム毎のデータに分割される。そして、光学画像データの所定領域と、この所定領域に対応する参照画像データとを比較し、パターンマッチングによってこれらの画像データの差分値の絶対値、または、差分の二乗和が最小となる位置にテーブル１０１を平行移動させる。このときの平行移動量と、そのフレームに記録されたレーザ測長システム１０２のデータとから測定パターンの位置座標が決定され、エッジの位置座標が把握できる。
エッジペアが検出されると、引き続き、線幅誤差取得部１２２において、線幅誤差（ΔＣＤ）が取得される。線幅誤差は、参照画像データにおけるパターンの線幅Ｗｒｅｆと、この参照画像データに対応する光学画像データにおけるパターンの線幅Ｗｏｐｔとの差を求めることにより得られる。
例えば、Ｙ方向に２つのエッジが延びるラインパターンが、所定の間隔（スペース）をおいてＸ方向に配列するライン・アンド・スペースパターンを考える。線幅誤差は、ラインパターンの線幅と、スペースパターンの線幅のそれぞれについて測定される。具体的には、まず、検出されたエッジペアを用いて、各ラインパターンおよび各スペースパターンの線幅が測定される。
図７は、測定パターンの一例となるライン・アンド・スペースパターンの一部平面図である。この図において、斜線部はラインパターンを示しており、ラインパターンの間に設けられた部分はスペースパターンを示している。例えば、各ラインパターンのＹ方向に同じ位置において、Ｘ方向に線幅Ｗ１２，Ｗ１４，・・・を測定する。同様に、各スペースパターンについても、Ｘ方向に線幅Ｗ１１，Ｗ１３，Ｗ１５，・・・を測定する。そして、−Ｙ方向に１画素ずれた位置で、各ラインパターンのＹ方向に同じ位置において、Ｘ方向に線幅Ｗ２２，Ｗ２４，・・・を測定する。同様に、各スペースパターンについても、Ｘ方向に線幅Ｗ２１，Ｗ２３，Ｗ２５，・・・を測定する。
図８もライン・アンド・スペースパターンの一部平面図であり、図７と同様に、斜線部はラインパターンを示しており、ラインパターンの間に設けられた部分はスペースパターンを示している。図８の例では、Ｘ方向に２つのエッジが延びるラインパターンが、所定の間隔（スペース）をおいてＹ方向に配列している。この場合にも、線幅誤差は、ラインパターンの線幅と、スペースパターンの線幅のそれぞれについて測定される。すなわち、検出されたエッジペアを用いて、各ラインパターンおよび各スペースパターンの線幅が測定される。
具体的には、各ラインパターンのＸ方向に同じ位置において、Ｙ方向に線幅Ｗ２１’，Ｗ４１’，・・・を測定する。同様に、各スペースパターンについても、Ｙ方向に線幅Ｗ１１’，Ｗ３１’，Ｗ５１’，・・・を測定する。そして、Ｘ方向に１画素ずれた位置で、各ラインパターンのＸ方向に同じ位置において、Ｙ方向に線幅Ｗ２２’，Ｗ４２’，・・・を測定する。同様に、各スペースパターンについても、Ｙ方向に線幅Ｗ１２’，Ｗ３２’，Ｗ５２’，・・・を測定する。
以上のようにして測定された各パターンの線幅を、参照画像データの対応するエッジペアを用いて得られる線幅と比較して差を求める。得られた差が、線幅誤差（ΔＣＤ）である。線幅誤差は、例えばフレーム毎に求められる。図７および図８の例であれば、フレーム毎に、ラインパターンについて、Ｘ方向の線幅誤差とＹ方向の線幅誤差が線幅の測定値を用いて求められる。同様に、スペースパターンについても、Ｘ方向の線幅誤差とＹ方向の線幅誤差が線幅の測定値を用いて求められる。
図６は、透過用ＴＤＩセンサ１１８で取得される光学画像データの信号量の一例である。図６の横軸は、透過用ＴＤＩセンサ１１８上での位置を示す。また、縦軸は、光学画像データの信号量であり、透過用ＴＤＩセンサ１１８に入射する光の光量に相関する。また、この図において、点線のカーブは、参照画像データを示している。パターンのエッジ位置を決定する閾値Ｔｈは、参照画像データから求められる。例えば、図６に示す点線の参照画像データから、閾値Ｔｈは下記式（２）によって決定される。
閾値Ｔｈが決定すると、パターンのエッジ位置が定まるので、パターンの線幅Ｗｒｅｆが分かる。線幅Ｗｒｅｆは、パターンの線幅の設計値にあたる。この値と、実際のパターン（被検査パターン）に対応する光学画像データの線幅との差を求めることにより、線幅誤差（ΔＣＤ）が得られる。
ここで、参照画像データは、光学画像データの手本となるものである。したがって、設計値通りのパターンが形成されていれば、光学画像データは参照画像データに一致し、光学画像データにおけるパターンの線幅は、線幅Ｗｒｅｆと等しくなるはずである。
ところで、既に述べたように、マスクＭａを構成する基板は複屈折性を示す。複屈折の方向は基板の場所によって異なるので、マスクＭａを透過する光の偏光状態は透過前と透過後とで変化する。そのため、偏光ビームスプリッタ１１２を透過する光の光量が減少し、透過用ＴＤＩセンサ１１８に入射する光の光量も減少する。かかる箇所における光学画像データの信号量は、図６の実線のカーブのようになる。それ故、閾値Ｔｈを用いて光学画像データにおけるパターンのエッジ位置を定めると、線幅Ｗｏｐｔが得られ、（Ｗｏｐｔ−Ｗｒｅｆ）の線幅誤差ΔＣＤがあるということになる。つまり、本来は、光学画像データから求められるパターンの線幅がＷｒｅｆと一致して、線幅誤差ΔＣＤはゼロになるはずのものが、見掛け上、（Ｗｏｐｔ−Ｗｒｅｆ）の線幅誤差を有することになってしまい、正確な線幅誤差が得られない。
本実施の形態では、マスクＭａの透過率分布に基づいて階調値を補正した光学画像データを用いて線幅誤差を取得する。つまり、図６の実線の光学画像データを、点線の参照画像データと一致するように補正する。これにより、被検査パターンの線幅を正確に測定することができるようになって、正確な線幅誤差が得られる。
＜ΔＣＤマップ作成工程Ｓ８＞
図２のΔＣＤマップ作成工程Ｓ８は、図１のマップ作成部１２３で行われる。具体的には、線幅誤差取得部１２２からマップ作成部１２３へ、線幅誤差（ΔＣＤ）の値と、（位置情報部１０４から送られた）テーブル１０１の位置座標の測定値が送られる。マップ作成部１２３では、線幅誤差（ΔＣＤ）を、マスクＭａ上の位置座標と対応させてプロットすることにより、ΔＣＤマップが作成される。
例えば、測定パターンの全体を、所定領域とその近傍にありこの所定領域と同じ大きさの複数の領域とからなる複数の単位領域に分割する。次いで、単位領域毎に、測定パターンの光学画像の所定領域とこの所定領域に対応する参照画像との差分（ΔＣＤ）の絶対値または差分の二乗和が最小となる値を求める。また、所定領域の近傍にありこの所定領域と同じ大きさの複数の領域についても領域毎に光学画像とこの光学画像に対応する参照画像との差分（ΔＣＤ）の絶対値または該差分の二乗和が最小となる値を求める。次に、これらの値の平均値を取得し、この平均値を単位領域毎の平均ΔＣＤとしてマップを作成する。単位領域は、例えばフレームとすることができる。
以上述べたように、本実施の形態によれば、マスクＭａの透過率分布に基づいて階調値を補正した光学画像データから被検査パターンの線幅誤差を取得するので、正確なΔＣＤマップが得られる。また、本実施の形態によれば、光学画像データを取得しながら補正を行って線幅誤差を取得するので、検査前に補正のための光学画像データを取得する必要がない。
実施の形態２．
図１０は、本実施の形態における検査装置２００の概略構成図である。また、図１１は、図１０の検査装置２００におけるデータの流れの一例である。尚、図１０および図１１において、図１と同じ符号を付した部分は同じものであるので、説明を省略する。
図１１は、本実施の形態による検査方法のフローチャートである。この図に示すように、本実施の形態の検査方法は、キャリブレーション工程Ｓ１１と、光学画像データ取得工程Ｓ１２と、参照画像データ生成工程Ｓ１３と、比較工程Ｓ１４と、線幅誤差取得工程Ｓ１５と、透過率分布取得工程Ｓ１６と、線幅誤差補正工程Ｓ１７と、ΔＣＤマップ作成工程Ｓ１８とを有する。
以下では、図１０および図１１を参照しながら、本実施の形態の検査装置と検査方法について説明する。
図１１において、Ｓ１１〜Ｓ１４の工程は、マスクＭａの被検査パターンの欠陥を検出する工程に対応する。これらの工程は、実施の形態１で図２を用いて説明したＳ１〜Ｓ４の工程と同様である。
また、図１１において、Ｓ１１〜Ｓ１３とＳ１５〜Ｓ１８の工程は、マスクＭａの被検査パターンの線幅誤差を取得してΔＣＤマップを作成する工程に対応する。そこで、次に、Ｓ１５〜Ｓ１８の各工程について述べる。
＜線幅誤差取得工程Ｓ１５＞
光学画像データ取得工程Ｓ１２で取得された光学画像データを用いて、マスクＭａの被検査パターンの線幅誤差（ΔＣＤ）が取得される。この線幅誤差取得工程Ｓ１５は、具体的には、以下のようにして行われる。
まず、光学画像取得部１２１から線幅誤差取得部２２２へ光学画像データが送られる。また、参照画像データ生成部１２４から線幅誤差取得部２２２へ参照画像データが送られる。さらに、位置情報部１０４から線幅誤差取得部２２２へ、レーザ測長システム１０２によって測定されたテーブル１０１の位置座標の測定値が送られる。
線幅誤差取得部２２２では、光学画像データと参照画像データについて、まず、線幅（ＣＤ）の測定の基準となるエッジペアが検出される。続いて、検出されたエッジペアを用いて、各パターンの線幅が測定される。次に、測定された各パターンの線幅を、参照画像データの対応するエッジペアを用いて得られる線幅と比較して差が求められる。これにより、線幅誤差（ΔＣＤ）が取得される。尚、これらの詳細は、実施の形態１の線幅誤差取得工程Ｓ７で説明したものと同様である。
光学画像データのパターンの線幅が設計値通りであれば、光学画像データと参照画像データとの差はゼロ、つまり、線幅誤差はゼロになる。しかしながら、実施の形態１で述べたように、マスクＭａを構成する基板は複屈折性を示し、その方向は基板の場所によって異なる。このため、基板を透過する光の透過率は、基板の面内で分布を有する。したがって、本来は、マスクＭａの場所にかかわらず、センサ（図１０の透過用ＴＤＩセンサ１１８や反射用ＴＤＩセンサ１１９）に入射する光の光量が一定であるはずのものが、透過率の高い箇所ではセンサに入射する光量が多くなり、透過率の低い箇所ではセンサに入射する光量が少なくなるというように変化する。その結果、光学画像取得部１２１で取得された光学画像データは、パターンの有無による明暗の他に、透過率分布に応じた明暗を有する。
光学画像データの明暗に、透過率分布に応じた変化が加わると、透過率が低い箇所では、センサに入射する光の光量が減少する。これにより、光学画像データは、実施の形態１で説明した図６の実線のカーブのようになる。つまり、光学画像データのパターンの線幅が設計値通りであれば、光学画像データは、図６に点線で示す参照画像データと一致して、線幅誤差はゼロになるはずである。しかし、光学画像データが実線のカーブとなることによって、（Ｗｏｐｔ−Ｗｒｅｆ）の線幅誤差を有することになる。この線幅誤差は、正確な値ではない。つまり、線幅誤差取得工程Ｓ１５で取得された線幅誤差には、透過率分布に起因した誤差が含まれる。そこで、Ｓ１５で取得された線幅誤差は、後述する線幅誤差補正工程Ｓ１７において補正される。
＜透過率分布取得工程Ｓ１６＞
透過率分布取得工程Ｓ１６では、光学画像データ取得工程Ｓ１２で取得した光学画像データから、マスクＭａを透過する光の透過率分布を取得する。
図１０において、まず、光学画像取得部１２１から光学画像が透過率分布取得部２３２へ送られる。透過率分布取得部２３２は、マスクＭａの被検査領域の予め指定された箇所の透過率を取得する。具体的には、実施の形態１と同様にして、マスクＭａの被検査領域内でパターンのない部分、すなわち、ガラス基板が露出している箇所を複数抽出し透過率を求める。次いで、取得した透過率からマスクＭａの被検査領域全体の透過率分布を推定し取得する。
例えば、マスクＭａの被検査領域のＸ方向に沿って、パターンのない部分を５箇所抽出する。さらに、各箇所について、Ｙ方向に沿って、パターンのない部分を同様に５箇所抽出する。このようにして、総数で２５個のパターンのない部分を測定箇所として抽出する。各測定箇所の大きさは、式（３）で表されるエアリーディスクの直径（２ｒ）以上とする。λは光の波長、ＮＡは結像光学系の開口数である。
式（３）において、光の波長（λ）＝１９９、結像光学系の開口数（ＮＡ）＝０．８０とすると、直径（２ｒ）＝約０．３μｍとなる。したがって、この場合、直径０．３μｍ以上の大きさでガラス基板が露出している領域を例えば２５個抽出し、各箇所における透過率を取得する。透過率を取得する箇所の抽出方法としては、実施の形態１で図９を用いて説明した例が挙げられる。
実施の形態１で述べたように、マスクＭａの応力分布には所定の傾向があり、複屈折の方向もそれに応じた傾向を持つ。このため、マスクＭａに円偏光が入射すると、マスクＭａの面内（光の入射面）での複屈折の方向に応じて、円偏光はその偏光特性を変える。具体的には、マスクＭａの中央付近では入射光の偏光特性が維持されるが、周辺部に向かうにしたがって、透過率が低くなる方向と透過率が高くなる方向とが対称に現れる。こうしたマスクＭａの面内での偏光特性を把握することにより、所定数の箇所における透過率から、被検査領域の全体における透過率分布を推定することができる。
尚、マスクＭａの被検査領域内に、エアリーディスクの直径以上の面積でパターンのない部分がない場合、または、透過率分布を推定するのに十分な数でない場合は、被検査領域外、例えば、マスクＭａの四隅における透過率を取得する。そして、上述したマスクＭａの面内での偏光特性を用いて、四隅の透過率から被検査領域の透過率分布を予測する。
＜線幅誤差補正工程Ｓ１７＞
透過率分布取得部２３２で取得された透過率分布は、線幅誤差取得部２２２へ送られる。線幅誤差取得部２２２は、この透過率分布を用いて、線幅誤差取得工程Ｓ１５で取得した線幅誤差を補正する。この補正は、例えば、次のようにして行われる。
まず、マスクＭａの検査を行う前に、透過率と線幅との関係を取得する。具体的には、透過率が高くなることによって、図１０の透過用ＴＤＩセンサ１１８や反射用ＴＤＩセンサ１１９に入射する光の光量が多くなると、パターンの線幅は、本来の線幅より太い値となって測定されるので、このときの光量の変化の程度と、それによる線幅の増加量との関係を実験によって求める。また、透過率が低くなることによって、図１０の透過用ＴＤＩセンサ１１８や反射用ＴＤＩセンサ１１９に入射する光の光量が少なくなると、パターンの線幅は、本来の線幅より細い値となって測定されるので、光量の変化の程度と、それによる線幅の減少量との関係も実験によって求める。尚、実験で使用するパターンは、マスクＭａにおける被検査パターンに限られない。例えば、代表的なパターンを複数種類用意して線幅を測定した後、被検査パターンと同一または類似するパターンの線幅と透過率との関係を取得し、この関係から、被検査パターンの線幅と透過率の関係を導き出してもよい。
上記の透過率と線幅との関係を用い、透過率分布取得部２３２で取得された透過率分布を基に、線幅誤差取得部２２２で求めた線幅誤差を補正する。
上記のような補正を行うことによって、被検査パターンについて正確な線幅誤差を得ることができる。
＜ΔＣＤマップ作成工程Ｓ１８＞
図１１のΔＣＤマップ作成工程Ｓ１８は、図１０のマップ作成部１２３で行われる。具体的には、線幅誤差取得部２２２からマップ作成部１２３へ、線幅誤差（ΔＣＤ）の値と、（位置情報部１０４から送られた）テーブル１０１の位置座標の測定値が送られる。マップ作成部１２３では、線幅誤差（ΔＣＤ）を、マスクＭａ上の位置座標と対応させてプロットすることにより、ΔＣＤマップが作成される。
例えば、測定パターンの全体を、所定領域とその近傍にありこの所定領域と同じ大きさの複数の領域とからなる複数の単位領域に分割する。次いで、単位領域毎に、測定パターンの光学画像の所定領域とこの所定領域に対応する参照画像との差分（ΔＣＤ）の絶対値または差分の二乗和が最小となる値を求める。また、所定領域の近傍にありこの所定領域と同じ大きさの複数の領域についても領域毎に光学画像とこの光学画像に対応する参照画像との差分（ΔＣＤ）の絶対値または該差分の二乗和が最小となる値を求める。次に、これらの値の平均値を取得し、この平均値を単位領域毎の平均ΔＣＤとしてマップを作成する。単位領域は、例えばフレームとすることができる。
以上述べたように、本実施の形態によれば、マスクＭａの透過率分布に基づき線幅誤差を補正するので、正確なΔＣＤマップが得られる。また、ΔＣＤマップの作成は、欠陥検出と同時に行うことができる。さらに、本実施の形態によれば、光学画像データを取得して線幅誤差を取得した後、この線幅誤差について補正を行ってΔＣＤマップを作成するので、ΔＣＤマップの作成まで全光学画像データを保存しておく必要がない。
以上、本発明の検査装置および検査方法の実施の形態について説明したが、本発明は実施の形態で説明した検査装置および検査方法に限定されるものではない。本発明については種々の変更、改良、組み合わせ等が可能である。本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更し得る全ての検査装置および検査方法は、本発明の範囲に包含される。
例えば、上記実施の形態では、ラインパターンの線幅を求めて、これと設計値との差である線幅誤差を取得し、線幅誤差マップを得た。しかし、本発明は線幅以外のパターン寸法にも適用できる。例えば、ホール形状のパターンについて、ホールの直径を求め、これと設計値との差である寸法誤差を取得して寸法誤差マップを得てもよい。
また、本願で図示された検査装置については、実施の形態で必要な構成部が記載されており、これら以外にも線幅誤差や検査に必要な他の公知の構成部が含まれていてもよい。さらに、本願において、「〜部」と記載したものは、コンピュータで動作可能なプログラムにより構成することができるが、ソフトウェアとなるプログラムだけではなく、ハードウェアとソフトウェアとの組合せやファームウェアとの組合せによって実施されるものであってもよい。プログラムにより構成される場合、プログラムは、磁気ディスク装置などの記録装置に記録される。
１００，２００ 検査装置
１０１ テーブル
１０２ レーザ測長システム
１０３ テーブル制御部
１０４ 位置情報部
１０５ 光源
１０６，１１１ ２分の１波長板
１０７，１１２ 偏光ビームスプリッタ
１０８，１１３ ４分の１波長板
１０９，１１０，１１５，１１６，１１７ ミラー
１１４ 対物レンズ
１１８ 透過用ＴＤＩセンサ
１１９ 反射用ＴＤＩセンサ
１２０ センサ回路
１２１ 光学画像取得部
１２２，２２２ 線幅誤差取得部
１２３ マップ作成部
１２４ 参照画像データ生成部
１２４ａ 展開回路
１２４ｂ 参照回路
１２５ 磁気ディスク装置
１３１ バス
１３２ 階調値補正部
１３３ 比較部
１３４ ガイド
１３５ 台座
１３６ 開口部
１３７ 駆動部
１４０ 全体制御部
２３２ 透過率分布取得部
Ｍａ マスク

Claims (7)

  1. 被検査対象が載置されるテーブルと、
    前記テーブルの位置座標を測定する位置測定部と、
    前記被検査対象を照明する光を出射する光源と、
    前記光源からの光を前記被検査対象に透過照明する透過照明光学系と、
    前記光源からの光を前記被検査対象に反射照明する反射照明光学系と、
    前記透過照明光学系により前記被検査対象を透過照明した光が入射して、前記被検査対象の光学像を電気信号に変換する第１のセンサと、
    前記反射照明光学系により前記被検査対象を反射照明した光が入射して、前記被検査対象の光学像を電気信号に変換する第２のセンサと、
    前記被検査対象を透過照明して前記第１のセンサに入射する光と、前記被検査対象を反射照明して前記第２のセンサに入射する光とを透過する偏光ビームスプリッタと、
    前記第１のセンサおよび前記第２のセンサの少なくとも一方から出力された光学画像データを用いて、前記被検査対象に設けられたパターンの欠陥を検出する欠陥検出部と、
    前記光学画像データから前記被検査対象の入射面における前記光源からの光の透過率分布を取得し、前記光学画像データにおける明暗から前記透過率分布に応じた変化が打ち消されるように前記光学画像データの階調値を補正する階調値補正部と、
    前記補正された光学画像データから前記パターンの寸法を求めて、前記パターンの設計値との差である寸法誤差を取得する寸法誤差取得部と、
    前記テーブルの位置座標と前記寸法誤差から、前記被検査対象上の位置座標に前記寸法誤差を対応させたマップを作成するマップ作成部とを有することを特徴とする検査装置。
  2. 前記階調値補正部は、前記被検査対象においてエアリーディスクの直径以上の大きさで前記パターンが設けられていない部分の透過率と、前記被検査対象の入射面における前記光源からの光の偏光特性とから前記透過率分布を取得することを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
  3. 被検査対象が載置されるテーブルと、
    前記テーブルの位置座標を測定する位置測定部と、
    前記被検査対象を照明する光を出射する光源と、
    前記光源からの光を前記被検査対象に透過照明する透過照明光学系と、
    前記光源からの光を前記被検査対象に反射照明する反射照明光学系と、
    前記透過照明光学系により前記被検査対象を透過照明した光が入射して、前記被検査対象の光学像を電気信号に変換する第１のセンサと、
    前記反射照明光学系により前記被検査対象を反射照明した光が入射して、前記被検査対象の光学像を電気信号に変換する第２のセンサと、
    前記被検査対象を透過照明して前記第１のセンサに入射する光と、前記被検査対象を反射照明して前記第２のセンサに入射する光とを透過する偏光ビームスプリッタと、
    前記第１のセンサおよび前記第２のセンサの少なくとも一方から出力された光学画像データを用いて、前記被検査対象に設けられたパターンの欠陥を検出する欠陥検出部と、
    前記被検査対象の入射面における前記光源からの光の透過率分布を取得する透過率分布取得部と、
    前記光学画像データから前記パターンの寸法を求めて、前記パターンの設計値との差である寸法誤差を取得し、前記光源からの光の透過率と前記パターンの寸法との関係と、前記透過率分布とから、該寸法誤差を補正する寸法誤差取得部と、
    前記テーブルの位置座標と前記補正された寸法誤差から、前記被検査対象上の位置座標に該補正された寸法誤差を対応させたマップを作成するマップ作成部とを有することを特徴とする検査装置。
  4. 前記透過率分布取得部は、前記被検査対象においてエアリーディスクの直径以上の大きさで前記パターンが設けられていない部分の透過率と、前記被検査対象の入射面における前記光源からの光の偏光特性とから前記透過率分布を取得することを特徴とする請求項３に記載の検査装置。
  5. 光源から出射した直線偏光を第１の４分の１波長板で円偏光に変えて被検査対象を透過照明し、前記被検査対象を透過した円偏光を第２の４分の１波長板で直線偏光に変えた後、偏光ビームスプリッタを透過した光を第１のセンサに入射させ、前記被検査対象の光学像を電気信号に変換して光学画像データを取得するとともに、
    光源から出射した直線偏光を前記第２の４分の１波長板で円偏光に変えて前記被検査対象を反射照明し、前記被検査対象で反射した円偏光を前記第２の４分の１波長板で直線偏光に変えた後、前記偏光ビームスプリッタを透過した光を第２のセンサに入射させ、前記被検査対象の光学像を電気信号に変換して光学画像データを取得する工程と、
    前記被検査対象に設けられたパターンの設計データから参照画像データを作成する工程と、
    前記第１の光学画像データ取得工程で取得された光学画像データを前記参照画像データと比較して、前記パターンの欠陥を検出する工程と、
    前記光学画像データから前記被検査対象の入射面における前記光源からの光の透過率分布を取得し、前記光学画像データにおける明暗から前記透過率分布に応じた変化が打ち消されるように前記光学画像データの階調値を補正する工程と、
    前記補正された光学画像データから前記パターンの寸法を求めて、前記パターンの設計値との差である寸法誤差を取得する工程と、
    前記寸法誤差を前記被検査対象上の位置座標と対応させたマップを作成する工程とを有することを特徴とする検査方法。
  6. 光源から出射した直線偏光を第１の４分の１波長板で円偏光に変えて被検査対象を透過照明し、前記被検査対象を透過した円偏光を第２の４分の１波長板で直線偏光に変えた後、偏光ビームスプリッタを透過した光を第１のセンサに入射させ、前記被検査対象の光学像を電気信号に変換して光学画像データを取得するとともに、
    光源から出射した直線偏光を前記第２の４分の１波長板で円偏光に変えて前記被検査対象を反射照明し、前記被検査対象で反射した円偏光を前記第２の４分の１波長板で直線偏光に変えた後、前記偏光ビームスプリッタを透過した光を第２のセンサに入射させ、前記被検査対象の光学像を電気信号に変換して光学画像データを取得する工程と、
    前記被検査対象に設けられたパターンの設計データから参照画像データを作成する工程と、
    前記第１の光学画像データ取得工程で取得された光学画像データを前記参照画像データと比較して、前記パターンの欠陥を検出する工程と、
    前記被検査対象の入射面における前記光源からの光の透過率分布を取得する工程と、
    前記光学画像データから前記パターンの寸法を求めて、前記パターンの設計値との差である寸法誤差を取得し、前記光源からの光の透過率と前記パターンの寸法との関係と、前記透過率分布とから、前記寸法誤差を補正する工程と、
    前記補正された寸法誤差を前記被検査対象上の位置座標と対応させたマップを作成する工程とを有することを特徴とする検査方法。
  7. 前記透過率分布は、前記被検査対象においてエアリーディスクの直径以上の大きさで前記パターンが設けられていない部分の透過率と、前記被検査対象の入射面における前記光源からの光の偏光特性とから取得されることを特徴とする請求項５または６に記載の検査方法。
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