JPH09281401A - 物体検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レチクル内の主要領域の位相シフト量の欠陥
や、露光に支障を来す汚染物などの異物の検査を、短時
間で同時に行う。 【解決手段】 照明用の光線ｉ00は、ノマルスキープリ
ズム１０，対物レンズ１２によってシャーした照明光Ｅ
Ｏ，ＯＥとなる。物体面Ｓを透過した光は、対物レンズ
１４，ノマルスキープリズム１６により合成されて、ハ
ーフミラー１８に入射する。透過光は、１／４波長板２
０，偏光ビームスプリッタ２２により異なる偏光方向で
干渉成分が取り出され、反射光は、偏光ビームスプリッ
タ２４によってＥＯ，ＯＥの強度成分が取り出される。
これらの各成分を強度調整して得た誤差信号から物体の
欠陥検査が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、物体検査装置に
かかり、例えば、位相シフタを有するレチクル（又はマ
スク）の欠陥検査に好適な物体検査装置に関するもので
ある。

【０００２】

【背景技術と発明が解決しようとする課題】位相シフタ
を有するレチクルの欠陥検査装置としては、例えば、
「ＳＰＥＩ，Proceeding Series Volume 2254, Photoma
sk and X-Ray Mask Technology,"P.294〜301"」に記載
されているシフタの位相シフト量測定装置がある。この
装置では、レチクル内の検査対象となる位相シフタ部分
が光学顕微鏡の視野内に位置するように調整される。そ
して、その視野内のサンプリングされた一点の位相量が
計測される。この作業が、各サンプリング点毎に繰り返
し行われる。

【０００３】従って、この背景技術によれば、１回の測
定毎に、サンプリングされた１点毎の検査結果しか得ら
れない。このため、レチクル内におけるすべての欠陥を
検査することには、全く不向きである。また、位相シフ
タの他にクロムなどによる遮光部を有するようなタイプ
のレチクルの場合には、位相シフト量の欠陥の他に異物
も同時に検出できると、欠陥検査装置としては好都合で
ある。

【０００４】本発明は、このような事情に鑑み、短時間
でレチクル内の主要領域の位相シフト量の欠陥を検査す
ることができ、加えて露光に支障を来す汚染物などの異
物の検査も同時に行って、シフタなしレチクルに対して
は異物検査装置として使用することもできる物体検査装
置を提供することを、その目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、照明用の直交
する第１及び第２の偏光方向の光を供給する照明手段
（50,54）；これから得られた直交する第１及び第２の
偏光方向の光の光軸を相対的にシャーして観察対象の物
体に照射する光分離手段（10）；物体を透過又は反射し
た前記第１及び第２の偏光方向の光を合成する光合成手
段（16）；前記第１及び第２の偏光方向の光の位相差を
調整する位相差調整手段（10）；前記光合成手段によっ
て合成された光から、第１及び第２の偏光方向の光の強
度成分をそれぞれ検出する強度成分検出手段（24,76,8
0）；前記光合成手段によって合成された光から、第１
及び第２の偏光方向の干渉成分を検出するための干渉成
分検出手段（22,66,70）；前記強度成分検出手段及び前
記干渉成分検出手段の検出結果から、物体の検査を行う
検査手段（72,82,88,90,86）；を備えたことを特徴とす
る。

【０００６】主要な態様によれば、前記光分離手段及び
光合成主手段の少なくとも一方が複屈折性プリズムを含
む。また、前記位相差調整手段が、光軸を横切る方向に
前記光分離手段又は前記光合成手段の少なくとも一方を
移動させる手段，回転可能なポラライザ及び１／４波長
板，電圧によって屈折率が制御可能な液晶のいずれによ
って構成される。

【０００７】また、他の発明によれば、前記検査手段
は、前記強度成分検出手段又は干渉成分検出手段によっ
て得られた検出成分を光電変換する撮像手段（66,70,7
6,80）；これによって得られた各検出信号から、振幅微
分像及び強度微分像を得る演算手段（72,82）；これに
よって得られた振幅微分像及び強度微分像に基づいて強
度を調整した誤差信号を生成する誤差信号生成手段（8
8,90）；を備えたことを特徴とする。

【０００８】他の態様によれば、前記強度成分検出手段
又は干渉成分検出手段の少なくとも一方が偏光ビームス
プリッタ（22,24）を含む。また、前記照明手段が、レ
ーザ光源と、これから出力されたレーザビームを走査す
る走査手段（54）を含む。前記走査手段は、物体に対す
る往路及び復路の光線が通過する光路中に配置される。
更に、前記光分離手段による光軸のシャー量が可変とな
るように構成される。

【０００９】本発明の主要な態様には、次のようなもの
もある。 （1）レチクルの欠陥を検査する欠陥検査装置であっ
て、第一の光線を射出するレーザー光源と、第一の光線
を、第一の偏光状態と第二の偏光状態の２つの直線偏光
であって互いに異なる方向に進行する光線に分離する光
線分離手段と、前記２つの直線偏光の光線を集光し、レ
チクル内の第一の領域内で２つのビームスポットを形成
するコンデンサレンズと、前記２つのビームスポット
を、前記第一の領域内で２次元走査する走査手段と、前
記光透過性レチクルから透過方向に発生する光線を集光
し得る対物レンズと、前記レチクルを透過し、前記対物
レンズによって屈折された前記２つの直線偏光の光線を
第三の偏光状態の第二の光線に合成する、光線合成手段
と、前記第二の光線の第一の偏光状態と第二の偏光状態
の二つの直線偏光の光線の相対的な位相差量である第一
の位相差を調整する第一の位相差調整手段と、前記第二
の光線を第三の光線と第四の光線に振幅分割するハーフ
ミラーと、前記第三の光線を、第四の偏光状態と第五の
偏光状態の２つの直線偏光の光線に分割する、第一の偏
光分離手段と、前記第四の光線を、第六の偏光状態と第
七の偏光状態の２つの直線偏光の光線に分離する、第二
の偏光分離手段と、前記第三の光線の成分であって、前
記第一の偏光状態に平行な直線偏光の成分と第二の偏光
状態に平行な直線偏光の成分の間の相対的な位相差量で
ある第二の位相差を調整する第二の位相差調整手段と、

【００１０】前記第四〜第七の偏光状態の光線をそれぞ
れ光電変換する第一〜第四の光電変換素子と、前記第一
の光電変換素子と、前記第二の光電変換素子の各々の光
電変換信号の信号強度の差である第一の差信号を生成す
る、第一の差信号生成手段と、前記第三の光電変換素子
と、前記第四の光電変換素子の各々の光電変換信号の信
号強度の差である第二の差信号を生成する、第二の差信
号生成手段と、第二の差信号の信号強度を調整し第三の
信号として出力する、信号強度調整手段と、前記第一の
差信号と第三の信号の差である誤差信号を算出する、誤
差信号算出手段と、前記誤差信号を２値化し２値化信号
を出力する２値化手段を有し、前記誤差信号の２値化信
号に基づいて欠陥ありと判定することを特徴とする物体
検査装置。

【００１１】（2）レチクルの欠陥を検査する欠陥検査
装置であって、第一の光線を射出するレーザー光源と、
前記光反射性のレチクルから反射方向に発生する光線を
集光し得る光軸に沿って配置された対物レンズと、前記
第一の光線を、前記光軸に沿って配置された前記対物レ
ンズに向けて反射させる第一のハーフミラーと、前記第
一のハーフミラーで反射された第一の光線を、第一の偏
光状態と第二の偏光状態の２つの直線偏光であって互い
に異なる方向に進行する光線に分離する光線分離手段を
有し、前記対物レンズは前記２つの直線偏光の光線を集
光し、レチクル内の第一の領域内で２つのビームスポッ
トを形成し、前記第一の偏光状態と第二の偏光状態の２
つの直線偏光であって互いに異なる方向に進行する光線
は、前記対物レンズを通過し、前記レチクルに衝突し、
反射され、再び該対物レンズに入射し、前記光線分離手
段に再び入射し、第三の偏光状態の第二の光線になって
該光線分離手段を射出し、前記第一のハーフミラーを透
過し、更に、前記２つのビームスポットを、前記第一の
領域内で２次元走査する走査手段と、前記第一の偏光状
態と第二の偏光状態の二つの直線偏光の光線の相対的な
位相差量である第一の位相差を調整する第一の位相差調
整手段と、前記第二の光線を第三の光線と第四の光線に
振幅分割する第二のハーフミラーと、前記第三の光線
を、第四の偏光状態と第五の偏光状態の２つの直線偏光
の光線に分割する第一の偏光分離手段と、前記第四の光
線を、第六の偏光状態と第七の偏光状態の２つの直線偏
光の光線に分離する第二の偏光分離手段と、前記第三の
光線の成分であって、前記第一の偏光状態に平行な直線
偏光の成分と第二の偏光状態に平行な直線偏光の成分の
間の相対的な位相差量である第二の位相差を調整する第
二の位相差調整手段と、

【００１２】前記第四〜第七の偏光状態の光線をそれぞ
れ光電変換する第一〜第四の光電変換素子と、前記第一
の光電変換素子と、前記第二の光電変換素子の各々の光
電変換信号の信号強度の差である第一の差信号を生成す
る第一の差信号生成手段と、前記第三の光電変換素子
と、前記第四の光電変換素子の各々の光電変換信号の信
号強度の差である第二の差信号を生成する第二の差信号
生成手段と、第二の差信号の信号強度を調整し第三の信
号として出力する信号強度調整手段と、前記第一の差信
号と第三の信号の差である誤差信号を算出する誤差信号
算出手段と、前記誤差信号を２値化して、２値化信号を
出力する２値化手段を有し、前記誤差信号の２値化信号
に基づいて欠陥ありと判定することを特徴とする物体検
査装置。

【００１３】（3）前記第一の位相差は、πの整数倍で
あって、前記第二の位相差はπの整数倍にπ／２を加え
た値であることを特徴とする前記（1）記載の物体検査
装置。 （4）前記第二の位相差は、πの整数倍であって、前記
第一の位相差はπの整数倍にπ／２を加えた値であるこ
とを特徴とする前記（1）記載の物体検査装置。

【００１４】（5）前記第六の偏光状態は、前記第一の
偏光状態の直線偏光と平行な偏波面の直線偏光であるこ
とを特徴とする、前記（1）記載の物体検査装置。 （6）前記光線分離手段と前記光線合成手段の一方又は
両方が複屈折性プリズムであることを特徴とする前記
（1）記載の物体検査装置。

【００１５】（7）前記第一の位相差調整手段は、１／
４波長板と光軸を中心として回転可能なポラライザとの
組合せであることを特徴とする前記（1）記載の物体検
査装置。 （8）前記第二の位相差調整手段は１／４波長板である
ことを特徴とする前記（1）記載の物体検査装置。

【００１６】（9）前記第一の位相差調整手段は、前記
光線分離手段と前記光線合成手段の一方又は両方を、光
軸を横切る方向に移動させることによって位相差を調整
し得ることを特徴とする前記（1）記載の物体検査装
置。 （10）前記第一又は第２の偏光分離手段の一方又は両方
が偏光ビームスプリッタであることを特徴とする前記
（1）記載の物体検査装置。

【００１７】（11）前記第四の偏光状態は、直線偏光で
あって、前記第一の偏光状態の直線偏光の偏波面に対し
て４５゜の角度をなすことを特徴とする（1）記載の物
体検査装置。 （12）前記第五の偏光状態は、直線偏光であって、前記
第一の偏光状態の直線偏光の偏波面に対して４５゜の角
度をなすことを特徴とする（1）記載の物体査装置。

【００１８】（13）振幅微分像と強度微分像を独立に画
像化し得る顕微鏡手段と、前記振幅微分像と強度微分像
を独立に光電変換し、振幅微分信号と強度微分信号を生
成する光電変換手段と、前記振幅微分信号と強度微分信
号の相対的な強度比を調整し得る強度調整手段を有し、
前記強度調整手段によって相対的な強度調整した後に、
双方の信号強度の差である誤差信号を算出し、該誤差信
号に基づいて欠陥検査を行うことを特徴とする物体検査
装置。

【００１９】本発明によれば、シャーした２つの光線を
用いて、物体の反射側又は透過側で、強度微分像（強
度）及び振幅微分像（干渉像）が検出される。そして、
これらの微分像に対して強度調整を行った誤差信号が演
算され、これによって物体の検査が行われる。

【００２０】この発明の前記及び他の目的，特徴，利点
は、以下の詳細な説明及び添付図面から明瞭になろう。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、発明の実施の形態について
詳細に説明する。本発明の理解を容易にするため、最初
に基本的な形態と作用について説明し、その後好適ない
くつかの実施例を説明する。

【００２２】

【第１の基本的形態】最初に、図１を参照しながら、本
発明の第１の基本的な構成と作用を説明する。図１の形
態は、透過型の構成となっており、照明光の透過側に振
幅微分干渉顕微鏡と強度微分干渉顕微鏡の両方が含まれ
ている。

【００２３】なお、同図中の各素子に対して、それぞれ
直交座標（Ｘ1，Ｙ1）〜（Ｘ7，Ｙ7）を、光軸ＡＸに対
して直交しかつ同じ方位となるように、つまり各座標軸
が重なるように座標を設定する。以下、それらの方位を
単に（ｘ，ｙ）と表現する。また、理解を容易にするた
め、以下の説明では主光線のみを用いる。また、紙面の
都合上、光軸ＡＸが二分割して表示されており、点Ａ，
Ａ′は本来つながっている。

【００２４】同図において、図示しない光源から出力さ
れた光線ｉ00は、ｘ軸（Ｘ1軸）に対して方位角θ1＝４
５゜の偏波面の直線偏光のレーザー光線である。この光
線ｉ00は、光軸ＡＸに沿って進行し、ノマルスキープリ
ズム１０と対物レンズ１２の作用によって、（Ｘ2，Ｙ
2）座標面である物体面Ｓ上で２δシャーした照明光Ｅ
Ｏ，ＯＥとなる。照明光ＥＯは、ｙ軸に平行な偏波面の
直線偏光，照明光ＯＥはｘ軸に平行な偏波面の直線偏光
である。

【００２５】物体面Ｓ上には、例えば検査対象であるレ
チクル（図示せず）が配置されており、これを透過した
照明光は、対物レンズ１４，ノマルスキープリズム１６
の作用により再び１つの光線に合成される。なお、物体
が例えば回路パターンや位相差の無い完全な平行平板で
ある場合に、２つのノマルスキープリズム１０，１６の
間で照明光ＥＯ，ＯＥ間に与えられる位相差が２πの整
数倍となるように、ノマルスキープリズム２６の位置が
光軸ＡＸを横切る方向に調整される。

【００２６】ノマルスキープリズム１６によって再び１
つになった光線は、ハーフミラー１８に入射する。そし
て、全振幅の５０％の光は、ハーフミラー１８を透過
し、更には、１／４波長板２０を透過して偏光ビームス
プリッタ（アナライザ）２２に至る。他方、ハーフミラ
ー１８に入射した光線の残りの５０％は、ハーフミラー
１８によって反射され、光軸ＡＸ2に沿って進行して、
偏光ビームスプリッタ２４に至る。

【００２７】１／４波長板２０は、光学軸である早い軸
ｎeとこれに直交する遅い軸ｎoを有し、遅い軸ｎoの方
位はｘ軸に平行，早い軸ｎeの方位はｙ軸に対して平行
に設定されている。従って、ｘ軸に平行な偏波面の直線
偏光成分は、ｙ軸に平行な偏波面の直線偏光成分に対し
て−π／２（１／４波長，９０゜）の位相差（π／２の
位相遅れ）が生ずる。本実施例では、照明光ＥＯの偏光
方向がｙ軸に平行となっており、照明光ＯＥの偏光方向
がｘ軸に平行となっている。従って、照明光ＯＥが照明
光ＥＯに対して１／４波長位相遅れを生ずるようにな
る。

【００２８】このような位相差が付与された光線は、偏
光ビームスプリッタ２２に入射する。偏光ビームスプリ
ッタ２２に達した光線のうち、ｘ軸に対してθ2＝４５
゜の方位に平行な偏波面の成分は透過して光線ｉ1とな
り、ｘ軸に対してθ3＝１３５゜の方位に平行な偏波面
の成分は反射されて光線ｉ2となり、光軸ＡＸ1に沿って
進行する。これにより、照明光ＯＥ，ＥＯからそれぞれ
振幅干渉成分が取り出され、後述するように、両者の差
分から振幅微分像（干渉像）が得られる。

【００２９】一方、ハーフミラー１８によって反射され
た光線は、偏光ビームスプリッタ２４に入射する。偏光
ビームスプリッタ２４に達した光線のうち、ｘ軸に対し
てθ4＝０゜の方位に平行な偏波面の成分は透過して光
線ｉ11となり、ｘ軸に対しθ5＝９０゜の方位に平行な
偏波面の成分は反射されて光線ｉ22となり、光軸ＡＸ2
に沿って進行する。これにより、照明光ＯＥ，ＥＯから
それぞ強度成分が取り出され、後述するように、両者の
差分から強度微分像が得られる。なお、直交座標（Ｘ3,
Ｙ3）〜（Ｘ7,Ｙ7）に示した矢印は、偏波面の向きを示
す。

【００３０】以上のように、図１に示した光学系によっ
て、物体を透過した照明光ＥＯ，ＯＥの干渉（振幅）成
分と強度成分がそれぞれ取り出される。

【００３１】次に、レンズのＯＴＦの影響は考えないも
のとし、物体であるレチクルの段差位置における光線ｉ
1，光線ｉ2，光線ｉ11，光線ｉ22による微分像の強度を
求める。なお、観察対象の物体の段差は、基本的に一次
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
ての１次元で行うこととする。実際の光学系は二次元で
あるが、以下の議論では一次元の仮定で全く差し支えな
い。また、以下の説明では、結像型の微分干渉顕微鏡の
結像面における点像の強度をもって説明するが、レーザ
走査光学系の微分干渉顕微鏡によっても焦点深度が異な
る以外は、結像型の微分干渉顕微鏡における照明系の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
ので、走査型のものにも基本的に適用可能である。

【００３２】また、この実施例は微分干渉顕微鏡の光学
系を踏襲したレーザ走査顕微鏡の構成となっている。こ
のため、光線分離手段であるノマルスキープリズム１２
によって生じる物体上の２つのビームの振幅や位相情報
は、光線合成手段であるノマルスキープリズム１６内に
おける２つの光波の干渉によって生じる１つの光線に保
存される。従って、像平面以外の位置，例えば瞳共役平
面近傍などに設置された光電変換素子によっても微分干
渉像を得ることができる。干渉像を得るための撮像手段
（例えば光電変換素子）の設置位置は、光線合成手段以
降ならばどこでもよい。

【００３３】微分干渉顕微鏡によって得られる一つの像
点には、ノマルスキープリズム１２のシャーによる間隔
２δだけ互いに離れた２つの物点が対応する。これらを
Ｏ（ｘ＋δ）、Ｏ（ｘ−δ）として両者の相対的な位相
差をψとすれば、次の（1）式のようになる。「ｊ」は
虚数単位である。

【００３４】

【数１】

【００３５】微分干渉顕微鏡（主として１／４波長板２
０）によって付加される位相差をα1，α2とすれば、光
線ｉ1，ｉ2，ｉ11，ｉ22に対応した像点における強度Ｉ
i1（ｘ，α1），Ｉi2（ｘ，α2），Ｉi11（ｘ），Ｉi22
（ｘ）は、Ｃを定数として次の（2）式のようになる。
ここで、振幅差動出力Ｓa，強度差動出力Ｓiを次の
（3）式のように定義する。

【００３６】

【数２】

【数３】

【００３７】この（3）式に前記（2）式を代入すると、
次の（4），（5）式が得られる。ここで、誤差信号Ｓr
を、ｋを定数として次の（6）式で定義する。

【００３８】

【数４】

【数５】

【数６】

【００３９】ところで、無欠陥の２値レチクル上の回路
パターンを透過照明によって観察するとき、振幅差動出
力Ｓa，強度差動出力Ｓiは、いずれも段差部分でのみゼ
ロ以外の値を持つ。すなわち、段差以外の部分では、シ
ャーした２つの光線に対して同一の位相変化がレチクル
によって付与されるので、それら差動出力はゼロとな
る。ところが、段差部分では、一方の光線が段差にかか
るため、両者の間に異なる位相差が付与されるようにな
り、その結果段差部分では差動出力がゼロ以外の値を持
つようになる。一方、簡単な２値化処理による欠陥検出
を行う場合を考えると、２値レチクル上の回路パターン
が無欠陥の場合に最小（若しくはゼロ）となるような誤
差信号Ｓrが得られることが望ましい。

【００４０】無欠陥の２値レチクル上の回路パターンの
段差を示す複素振幅透過率分布としては、２つの場合が
考えられる。第一にはガラス部分と位相シフタ部分の境
界の段差であり、第二にはガラス部分とクロム遮光膜と
の境界の段差である。これらは、いずれも次の（7）式
の形で表わされ、定数ａ0，ｂ0，Ψ0の値が変わるだけ
である。従って、検査対象のレチクルの品種が決定すれ
ば、定数ａ0，ｂ0，Ψ0の値が決まり、この値に基づい
て、次の（8）式から定数ｋを算出すれば、誤差信号Ｓr
をレチクルの無欠陥部分のあらゆる段差及び平坦部分,
つまりすべての部分でゼロにすることが可能となる。

【００４１】

【数７】

【数８】

【００４２】従って、誤差信号Ｓrを適当なスライスレ
ベルで２値化すれば、位相シフタ部分の位相シフト量の
欠陥や異物などの汚染物の検出を同時に行うことが可能
となる。なお、定数ａ0，ｂ0，Ψ0が未知である場合
は、無欠陥部分における誤差信号がゼロとなるように定
数ｋを実験的に定めるようにしてもよい。

【００４３】

【第２の基本的形態】次に、図２を参照しながら第２の
基本的形態について説明する。この形態は、上述した第
１の形態を落射照明法で実施するようにしたものであ
る。この落射照明法では、前記コンデンサーレンズ１２
と対物レンズ１４が対物レンズ３２によって共用されて
おり、ノマルスキープリズム１０，１６もノマルスキー
プリズム３０一つになる。また、物体からの反射光は、
ハーフミラー２８によって照明光学系の光軸ＡＸ0と別
の方向に取り出される。

【００４４】詳述すると、図示しない光源から出力され
た光線ｉ00は、ｘ軸（Ｘ1軸）に対して方位角θ1＝４５
゜の偏波面の直線偏光のレーザー光線である。このよう
な特定の偏光光の取り出しには、例えばポラライザ２６
を利用すればよい。光線ｉ00は、光軸ＡＸ0に沿って進
行し、ハーフミラー２８によって反射され、光軸ＡＸに
沿ってノマルスキープリズム３０の方向に反射される。
反射された光線は、ノマルスキープリズム３０と対物レ
ンズ３２の作用によって、（Ｘ2，Ｙ2）座標面である物
体面Ｓ上で２δシャーした照明光ＥＯ，ＯＥとなる。

【００４５】物体面Ｓ上には検査対象であるレチクル
（図示せず）が配置されており、これによって反射され
た照明光は、対物レンズ３２，ノマルスキープリズム３
０の作用により再び１つの光線に合成される。なお、物
体が位相差の無い完全な鏡面である場合に、物体とノマ
ルスキープリズム３０との間で照明光ＥＯ，ＯＥ間に与
えられる位相差が２πの整数倍となるように、ノマルス
キープリズム３０の位置が光軸ＡＸを横切る方向に調整
される。

【００４６】ノマルスキープリズム３０によって再び１
つになった光線は、ハーフミラー２８，１８に順に入射
する。そして、それらを透過した光線は、１／４波長板
１８を通過し、偏光ビームスプリッタ２０に至る。ま
た、ハーフミラー１６によって反射された光線は、偏光
ビームスプリッタ２２に入射する。以後の作用は、上述
した第１の形態と同様であり、図２の光学系によって
も、物体を反射した照明光ＥＯ，ＯＥの干渉（振幅）成
分と強度成分がそれぞれ取り出される。

【００４７】

【実施例１】次に、図３を参照しながら本発明の実施例
について説明する。基本的な構成は、前記図１と同様で
ある。図３において、レーザー光源５０から射出された
光線は、紙面に４５゜の方位の偏波面の直線偏光であ
る。この光線は、ビームエキスパンダー５２によって平
行光となり、反射ミラー５３で反射されてＸＹ走査部５
４に入射する。光線は、ＸＹ走査部５４で空間的に走査
偏向される。走査後の光線は、第１リレーレンズ５６，
第２リレーレンズ５８を経て、コンデンサーレンズ１２
の瞳位置近傍に位置するノマルスキープリズム１０に入
射する。ノマルスキープリズム１０を通過すると、互い
の偏光方向が直交する二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され、コンデンサレンズ１２
に入射する。コンデンサレンズ１２によって屈折された
各光線は、回路パターン６２が描画された２値レチクル
６０上でビームスポットを形成する。

【００４８】２値レチクル６０上には、ノマルスキープ
リズム１０の作用により、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る。これらのスポットは、
ＸＹ走査部５４の作用によってパターン６２上を２次元
走査する。

【００４９】２値レチクル６０を透過した光線は、対物
レンズ１４に入射して屈折され、対物レンズ１４の瞳位
置近傍に位置するノマルスキープリズム１６を通過して
ハーフミラー１８に入射する。全振幅の一部分はハーフ
ミラー１８を透過し、１／４波長板２０を通過して偏光
ビームスプリッタ２２に達する。偏光ビームスプリッタ
２２を透過した光線ｉ1は、ｘ軸に対して４５゜の方位
の直線偏光となる。偏光ビームスプリッタ２２で反射さ
れた光線ｉ2は、ｘ軸に対して１３５゜の方位の直線偏
光となる。

【００５０】光線ｉ1は、レンズ６４によって屈折し、
ＣＣＤなどで構成された光電変換素子６６によって光電
変換されて映像信号が出力される。光線ｉ2は、レンズ
６８によって屈折し、光電変換素子７０によって光電変
換されて映像信号が出力される。これらの映像信号は、
差動増幅器７２に入力され、差動増幅器７２から振幅差
動信号が出力される。この差動出力によって、振幅微分
像が得られる。

【００５１】一方、ハーフミラー１８で反射された光線
は、偏光ビームスプリッタ２４に達する。偏光ビームス
プリッタ２４を透過した光線ｉ11は、ｘ軸に対して０゜
の方位の直線偏光となる。偏光ビームスプリッタ２４で
反射された光線は、光線ｉ22は、ｘ軸に対して９０゜の
方位の直線偏光となる。

【００５２】光線ｉ11は、レンズ７４によって屈折し、
光電変換素子７６によって光電変換されて映像信号が出
力される。光線ｉ22は、レンズ７８によって屈折し、光
電変換素子８０によって光電変換されて映像信号が出力
される。これらの映像信号は、差動増幅器８２に入力さ
れ、差動増幅器８２から強度差動信号が出力される。こ
の差動出力によって、強度微分像が得られる。

【００５３】なお、上述した各光学素子の光軸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２０の光学軸は０゜，ノマルスキープ
リズム１０，１６の楔の向きは０゜，偏光ビームスプリ
ッタ２２のアナライザ角（θ2）は＋４５゜，偏光ビー
ムスプリッタ２４のアナライザ角（θ4）は０゜となっ
ている。なお、これらは、前記図１と同じである。

【００５４】また、上述したように、２値レチクル６０
上における２つのビーム間に位相差を生じるような回路
パターンなどが全くない場合，例えば平行平板のような
ときに、２つのノマルスキープリズム１０，１６の間で
二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、光軸ＡＸを横切る方向にノマルスキープ
リズム１０をアクチュエータ８４によって位置調整す
る。アクチュエータ８４は、コンピュータ８６によって
制御されている。

【００５５】上述した差動増幅器７２，８２の出力は、
減算器８８に供給され、この減算器８８で前記（6）式
に基づいて誤差信号Ｓrが演算される。演算結果は、プ
ラス側とマイナス側の２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９０に入力される。信号処理回路９０では、
誤差信号の２値化信号が求められるとともに、２値化信
号の値や差動信号の値などが同期装置９２に出力され
る。

【００５６】なお、信号処理回路９０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２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
似欠陥を生じないようなレベルに設定される。また、そ
れらスライスレベルは、インターフェイス９４，コンピ
ュータ８６を介して外部より設定可能となっている。

【００５７】同期装置９２では、検査実行中のＸＹ走査
部５４と、Ｘ−Ｙステージ５９の同期制御が行なわれ
る。Ｘ−Ｙ走査部５４は、アクチュエータ９６を介して
駆動される。Ｘ−Ｙステージ５９は、アクチュエータ９
８を介して駆動される。コンピュータ８６では、２値レ
チクル６０内における欠陥の位置と、欠陥位置における
誤差信号Ｓr又は振幅差動出力Ｓaの信号量を示すマップ
が生成され、これが表示部１００に表示される。

【００５８】なお、上述したように、ノマルスキープリ
ズム１０は、コンピュータ８６によるアクチュエータ８
４の制御によって微調整可能となっており、これによ
り、検査開始前のセットアップが自動で可能である。こ
のセットアップ時には、例えば無欠陥で回路パターンの
無いレチクルが用いられる。また、インターフェイス９
４は、外部のオペレータがコンピュータ８６に対して検
査感度，検査領域，装置の初期設定の実行，検査の実行
などを入力するためにも使用される。

【００５９】以上のように、本実施例によれば、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
ルや、光透過性の薄膜による位相シフタのみで回路パタ
ーンが描画されたハーフトーンレチクルのいずれに対し
ても対応が可能であり、位相シフタ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、同
時に検査することが可能である。

【００６０】

【実施例２】次に、図４を参照しながら実施例２につい
て説明する。この実施例２は、前記実施例１を落射照明
法によって構成した例であり、前記第２の基本的形態に
対応する。同図において、レーザー光源５０から射出さ
れた光線は、ビームエキスパンダー５２によって平行光
となり、更にＸＹ走査部５４で空間的に走査偏向され
る。走査後の光線は、第１リレーレンズ５６，第２リレ
ーレンズ５８を経て瞳投影レンズ１０２に入射する。瞳
投影レンズ１０２によって屈折された光線は、ハーフミ
ラー２８によって光軸ＡＸに沿った方向に反射され、ノ
マルスキープリズム３０に入射する。ノマルスキープリ
ズム３０を通過すると、互いの偏光方向が直交する二つ
の直線偏光であって、僅かな相対角度をなす光線に分離
され、対物レンズ３２に入射する。対物レンズ３２によ
って屈折された各光線は、２値レチクル６０上でビーム
スポットを形成する。

【００６１】２値レチクル６０上には、ノマルスキープ
リズム３０の作用により、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る。これらのスポットは、
ＸＹ走査部５４の作用によってパターン６２上を２次元
走査する。

【００６２】２値レチクル６０によって反射された光線
は、対物レンズ３２に入射して屈折され、対物レンズ３
２の瞳位置近傍に位置するノマルスキープリズム３０を
再度通過してハーフミラー２８に入射する。全振幅の一
部分はハーフミラー２８を透過してハーフミラー１８に
入射する。そして、ハーフミラー１８を透過した光線
は、１／４波長板２０を通過して偏光ビームスプリッタ
２２に達する。一方、ハーフミラー１８で反射された光
線は、偏光ビームスプリッタ２４に達する。以後の作用
は、上述した実施例１と同様であり、差動増幅器７２，
８２において、振幅微分像及び強度微分像がそれぞれ得
られる。そして、それらを利用して同様に誤差信号が生
成され、２値レチクル６０の検査が行われる。

【００６３】

【実施例３】次に、図５を参照しながら実施例３につい
て説明する。この実施例３は、前記実施例２とほぼ同様
であるが、本実施例ではＸＹ走査部５４の位置が異なっ
ている。すなわち、２値レチクル６０からの反射光が、
もう一度ＸＹ走査部５４を通過する配置となっており、
いわゆるコンフォーカル顕微鏡の光学構成となってい
る。

【００６４】このため、光電変換素子６６，７０，７
６，８０に入射する光束は、２値レチクル６０上におけ
るレーザビームの２次元走査にかかわらず常に静止す
る。従って、レンズ６４，６８，７４，７８によって光
を集光するとともに、集光点（２値レチクルと共役な
点）にピンホール１１０，１１２，１１４，１１６を設
けてフレアなどの不必要な光を減少させている。

【００６５】

【他の実施例】この発明には数多くの実施の形態があ
り、以上の開示に基づいて多様に改変することが可能で
ある。例えば、次のようなものも含まれる。 （1）前記実施例では、シャーした２つのビームの位相
差の調整手段を、光軸を横切る方向にノマルスキープリ
ズムを出し入れする機構で構成したが、周知のように、
１／４波長板と回転可能なポラライザによっても同様の
作用を得ることができる。他に、例えば液晶などの屈折
率を可変な素子を用いて位相差調整を行うようにしても
よい。２つのビームのシャー量も可変としてよい。

【００６６】（2）前記実施例では、ＣＣＤなどの２次
元撮像素子を用いたが、撮像手段であれば、どのような
ものを用いてもよい。また、偏光ビームスプリッタ出力
を光学的に観察するようにしてもよい。その他、必要に
応じてリレー光学系やミラーを用いてよい。

【００６７】（3）前記実施例は、本発明を主としてレ
チクルの欠陥検査に適用したものであるが、物体の表面
検査装置全般に本発明は適用可能である。例えば、物体
の段差測定，磁気ヘッド，ウエハなどの欠陥検査，物体
の表面形状を加味した位置測定などにも有効である。

【００６８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
レチクル内の位相シフタパターンにおける位相シフト量
の欠陥や光透過性の位相物体の異物の検査を、いずれも
短時間で同時に行うことができ、更には、シフタなしレ
チクルに対しては異物検査装置として使用することもで
きるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例の第１の基本的な構成を示す
図である。

【図２】この発明の実施例の第２の基本的な構成を示す
図である。

【図３】この発明の実施例１の構成を示す図である。

【図４】この発明の実施例２の構成を示す図である。

【図５】この発明の実施例３の構成を示す図である。

【符号の説明】

１０，１６…ノマルスキープリズム １４，３２…対物レンズ １８，２８…ハーフミラー ２０…１／４波長板 ２２，２４…偏光ビームスプリッタ（アナライザ） ５０…レーザ光源 ５２…ビームエキスパンダ ５４…Ｘ−Ｙ走査部 ５６，５８…リレーレンズ ５９…Ｘ−Ｙステージ ６０…２値レチクル ６２…パターン ６４，６８，７４，７８…レンズ ６６，７０，７６，８０…光電変換素子 ７２，８２…差動増幅器 ８４，９６，９８…アクチュエータ ８６…コンピュータ ８８…減算器 ９０…信号処理回路 ９２…同期装置 ９４…インターフェース １００…表示部 １０２…瞳投影レンズ １１０，１１２，１１４，１１６…ピンホール

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 照明用の直交する第１及び第２の偏光方
   向の光を供給する照明手段；これから得られた直交する
   第１及び第２の偏光方向の光の光軸を相対的にシャーし
   て観察対象の物体に照射する光分離手段；物体を透過又
   は反射した前記第１及び第２の偏光方向の光を合成する
   光合成手段；前記第１及び第２の偏光方向の光の位相差
   を調整する位相差調整手段；前記光合成手段によって合
   成された光から、第１及び第２の偏光方向の光の強度成
   分をそれぞれ検出する強度成分検出手段；前記光合成手
   段によって合成された光から、第１及び第２の偏光方向
   の干渉成分を検出するための干渉成分検出手段；前記強
   度成分検出手段及び前記干渉成分検出手段の検出結果か
   ら、物体の検査を行う検査手段；を備えたことを特徴と
   する物体検査装置。
2. 【請求項２】 前記光分離手段及び光合成主手段の少な
   くとも一方が複屈折性プリズムを含むことを特徴とする
   請求項１記載の物体検査装置。
3. 【請求項３】 前記位相差調整手段が、光軸を横切る方
   向に前記光分離手段又は前記光合成手段の少なくとも一
   方を移動させる手段であることを特徴とする請求項１又
   は２記載の物体検査装置。
4. 【請求項４】 前記位相差調整手段が、回転可能なポラ
   ライザ及び１／４波長板を含むことを特徴とする請求項
   １又は２記載の物体検査装置。
5. 【請求項５】 前記位相差調整手段が、電圧によって屈
   折率が制御可能な液晶であることを特徴とする請求項１
   又は２記載の物体検査装置。
6. 【請求項６】 前記検査手段は、 前記強度成分検出手段又は干渉成分検出手段によって得
   られた検出成分を光電変換する撮像手段；これによって
   得られた各検出信号から、振幅微分像及び強度微分像を
   得る演算手段；これによって得られた振幅微分像及び強
   度微分像に基づいて強度を調整した誤差信号を生成する
   誤差信号生成手段；を備えたことを特徴とする請求項
   １，２，３，４又は５記載の物体検査装置。
7. 【請求項７】 前記強度成分検出手段又は干渉成分検出
   手段の少なくとも一方が偏光ビームスプリッタを含むこ
   とを特徴とする請求項１，２，３，４，５又は６記載の
   物体検査装置。
8. 【請求項８】 前記照明手段が、レーザ光源と、これか
   ら出力されたレーザビームを走査する走査手段を含むこ
   とを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６又は７記
   載の物体検査装置。
9. 【請求項９】 前記走査手段を、物体に対する往路及び
   復路の光線が通過する光路中に配置したことを特徴とす
   る請求項８記載の物体検査装置。
10. 【請求項１０】 前記光分離手段による光軸のシャー量
    を可変としたことを特徴とする請求項１，２，３，４，
    ５，６，７，８又は９記載の物体検査装置。