パターン検査装置及びパターン検査方法
【目的】より高精度に光軸調整がなされたレーザ光で検査可能なパターン検査装置を提供する。
【構成】パターン検査装置１００は第１から第４象限の面で独立に受光するフォトダイオードアレイ２１２が受光したレーザ光の光量を用いて、レーザ光と供に発生するノイズ成分光の発生方向を特定するノイズ方向特定回路１２８と、レーザ光の光量を用いて、ノイズ成分光の光量を演算するノイズ光量演算回路１３０と、ノイズ成分光の発生方向の重心値の絶対値がノイズ成分光の光量をレーザ光の総光量で除した値になり、ノイズ成分光の発生方向と直交する方向の重心値が０になるように、ミラー２０２，２０４の反射面の位置を制御するミラー制御部１２１，１２２と、光軸が調整されたレーザ光を用いて、被検査試料のパターンの光学画像を取得する光学画像取得部１５０と、参照画像を入力し、光学画像と参照画像とを比較する比較回路１０８と、を備えたことを特徴とする。
【構成】パターン検査装置１００は第１から第４象限の面で独立に受光するフォトダイオードアレイ２１２が受光したレーザ光の光量を用いて、レーザ光と供に発生するノイズ成分光の発生方向を特定するノイズ方向特定回路１２８と、レーザ光の光量を用いて、ノイズ成分光の光量を演算するノイズ光量演算回路１３０と、ノイズ成分光の発生方向の重心値の絶対値がノイズ成分光の光量をレーザ光の総光量で除した値になり、ノイズ成分光の発生方向と直交する方向の重心値が０になるように、ミラー２０２，２０４の反射面の位置を制御するミラー制御部１２１，１２２と、光軸が調整されたレーザ光を用いて、被検査試料のパターンの光学画像を取得する光学画像取得部１５０と、参照画像を入力し、光学画像と参照画像とを比較する比較回路１０８と、を備えたことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パターン検査装置及びパターン検査方法に係り、例えば、光源からのレーザ光の光軸を調整し、調整されたレーザ光で半導体製造に用いる試料となる物体のパターン欠陥を検査するパターン検査装置およびその方法に関する。
【０００２】
近年、大規模集積回路（ＬＳＩ）の高集積化及び大容量化に伴い、半導体素子に要求される回路線幅はますます狭くなってきている。これらの半導体素子は、回路パターンが形成された原画パターン（マスク或いはレチクルともいう。以下、マスクと総称する）を用いて、いわゆるステッパと呼ばれる縮小投影露光装置でウェハ上にパターンを露光転写して回路形成することにより製造される。よって、かかる微細な回路パターンをウェハに転写するためのマスクの製造には、微細な回路パターンを描画することができるパターン描画装置を用いる。かかるパターン描画装置を用いてウェハに直接パターン回路を描画することもある。例えば、電子ビームやレーザビームを用いて描画される。
【０００３】
そして、多大な製造コストのかかるＬＳＩの製造にとって、歩留まりの向上は欠かせない。しかし、１ギガビット級のＤＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）に代表されるように、ＬＳＩを構成するパターンは、サブミクロンからナノメータのオーダーになろうとしている。歩留まりを低下させる大きな要因の一つとして、半導体ウェハ上に超微細パターンをフォトリソグラフィ技術で露光、転写する際に使用されるマスクのパターン欠陥があげられる。近年、半導体ウェハ上に形成されるＬＳＩパターン寸法の微細化に伴って、パターン欠陥として検出しなければならない寸法も極めて小さいものとなっている。そのため、ＬＳＩ製造に使用される転写用マスクの欠陥を検査するパターン検査装置の高精度化が必要とされている。
【０００４】
一方、マルチメディア化の進展に伴い、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ：液晶ディスプレイ）は、５００ｍｍ×６００ｍｍ、またはこれ以上への液晶基板サイズの大型化と、液晶基板上に形成されるＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：薄膜トランジスタ）等のパターンの微細化が進んでいる。従って、極めて小さいパターン欠陥を広範囲に検査することが要求されるようになってきている。このため、このような大面積ＬＣＤのパターン及び大面積ＬＣＤを製作する時に用いられるフォトマスクの欠陥を短時間で、効率的に検査するパターン検査装置の開発も急務となってきている。
【０００５】
マスクパターンの微細化・高集積化に伴い、検査装置は高い分解能が要求され、検査装置の照明光の波長も短いものとなっている。例えば、２６６ｎｍ以下の深紫外光が用いられる。そして、かかる照明光となるレーザ光をレーザ光源装置から発振している。そして、かかるレーザ光の光軸を調整して検査装置内部へと照明している。例えば、面受光素子でレーザ光を受光し、レーザ光の形状を判別して、レーザ光の形状の対称性を利用して光軸を調整する手法が考案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
しかしながら、かかるレーザ光源から発生するレーザ光には、本来使用したいメインのレーザ光以外に、ノイズ成分光が一緒に発生する場合があり、かかるノイズ成分光によって、使用したい本来のレーザ光の光軸調整に誤差が生じてしまうといった問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２５９８３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したように、従来、レーザ光源から発生するレーザ光と一緒に発生するノイズ成分光によって、使用したい本来のレーザ光の光軸調整に誤差が生じてしまうといった問題があった。
【０００９】
そこで、本発明は、上述した問題点を克服し、より高精度に光軸調整がなされたレーザ光で検査可能なパターン検査装置および方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様のパターン検査装置は、
レーザ光を発生する光源と、
レーザ光を順に反射して、レーザ光の光軸を調整する、それぞれ反射面の位置を変更可能な第１と第２のミラーと、
第１と第２のミラーで反射されたレーザ光の一部を分岐するハーフミラーと、
ハーフミラーで分岐されなかった残りのレーザ光を、パターンが形成された被検査試料に照明する照明光学系と、
照明光学系と共役な位置に配置され、ハーフミラーで分岐されたレーザ光の一部を第１から第４象限の面で独立に受光する、第１の受光部と、
第２のミラーと共役な位置に配置され、ハーフミラーで分岐された前記レーザ光の一部を第１から第４象限の面で独立に受光する、第２の受光部と、
第１と第２の受光部の少なくとも１つが受光したレーザ光の光量を用いて、光源からレーザ光と供に発生するノイズ成分光の発生方向を特定するノイズ成分方向特定部と、
第１と第２の受光部の少なくとも１つが受光したレーザ光の光量を用いて、ノイズ成分光の光量を演算するノイズ成分光量演算部と、
第１と第２の受光部が受光した各レーザ光の重心をそれぞれ演算する重心演算部と、
ノイズ成分光の発生方向の重心値の絶対値がノイズ成分光の光量を第１の受光部で受光したレーザ光の総光量で除した値になり、ノイズ成分光の発生方向と直交する方向の重心値が０になるように、第１のミラーの反射面の位置を制御する第１のミラー制御部と、
ノイズ成分光の発生方向の重心値の絶対値がノイズ成分光の光量を第２の受光部で受光したレーザ光の総光量で除した値になり、ノイズ成分光の発生方向と直交する方向の重心値が０になるように、第２のミラーの反射面の位置を制御する第２のミラー制御部と、
第１と第２のミラーによって、光軸が調整されたレーザ光を用いて、被検査試料のパターンの光学画像を取得する光学画像取得部と、
参照画像を入力し、光学画像と参照画像とを比較する比較部と、
を備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、レーザ光のｘ方向の重心は、第１と第４象限面で受光した各光量の和から第２と第３象限面で受光した各光量の和を引いた値を第１から第４象限面で受光した各光量の総光量で除した値で定義され、
レーザ光のｙ方向の重心は、第３と第４象限面で受光した各光量の和から第１と第２象限面で受光した各光量の和を引いた値を第１から第４象限面で受光した各光量の総光量で除した値で定義されると好適である。
【００１２】
また、ノイズ成分方向特定部は、第１と第２のミラーの少なくとも１つを複数の位置に移動させることで得られる移動方向におけるレーザ光の光量変化を用いて、ノイズ成分光の発生方向を特定するように構成すると好適である。
【００１３】
また、ノイズ成分方向特定部は、第１と第２のミラーの少なくとも１つを複数の位置に移動させることで得られる移動方向におけるレーザ光の光量変化を用いて、ノイズ成分光の光量を演算すると好適である。
【００１４】
本発明の一態様のパターン検査方法は、
光源からレーザ光を発生する工程と、
それぞれ反射面の位置を変更可能な第１と第２のミラーの少なくとも１つを複数の位置に移動させながら第１と第２のミラーでレーザ光を順に反射し、パターンが形成された被検査試料に照明する照明光学系と共役な位置に配置された第１の受光部により、第１と第２のミラーで反射されたレーザ光の一部を第１から第４象限の面で独立に受光する工程と、
第１と第２のミラーの少なくとも１つを複数の位置に移動させながら第１と第２のミラーでレーザ光を順に反射し、第２のミラーと共役な位置に配置された第２の受光部により、第１と第２のミラーで反射されたレーザ光の一部を第１から第４象限の面で独立に受光する工程と、
第１と第２の受光部の少なくとも１つが受光したレーザ光の光量を用いて、光源からレーザ光と供に発生するノイズ成分光の発生方向を特定する工程と、
第１と第２の受光部の少なくとも１つが受光したレーザ光の光量を用いて、ノイズ成分光の光量を演算する工程と、
第１と第２の受光部が受光した各レーザ光の重心をそれぞれ演算する工程と、
ノイズ成分光の発生方向の重心値の絶対値がノイズ成分光の光量を第１の受光部で受光したレーザ光の総光量で除した値になり、ノイズ成分光の発生方向と直交する方向の重心値が０になるように、第１のミラーの反射面の位置を制御する工程と、
ノイズ成分光の発生方向の重心値の絶対値がノイズ成分光の光量を第２の受光部で受光したレーザ光の総光量で除した値になり、ノイズ成分光の発生方向と直交する方向の重心値が０になるように、第２のミラーの反射面の位置を制御する工程と、
第１と第２のミラーによって、光軸が調整された前記レーザ光を用いて、被検査試料のパターンの光学画像を取得する工程と、
参照画像を入力し、光学画像と参照画像とを比較する工程と、
を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ノイズ成分光を除いてレーザ光の光軸を調整できる。よって、かかる光軸が調整されたレーザ光を照明光として用いてパターン検査を行うことで高精度な検査ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施の形態１におけるパターン検査装置の一部の構成を示す概念図である。
【図２】実施の形態１におけるパターン検査装置の残りの構成を示す概念図である。
【図３】実施の形態１におけるレーザ光のビームプロファイルの一例を示す図である。
【図４】実施の形態１におけるパターン検査方法の要部工程を示すフローチャート図である。
【図５】実施の形態１におけるレーザ光をｙ方向にスキャンさせた場合のフォトダイオードアレイ上の像の一例を示す概念図である。
【図６】実施の形態１におけるレーザ光をｘ方向にスキャンさせた場合のフォトダイオードアレイ上の像の一例を示す概念図である。
【図７】実施の形態１におけるフォトダイオードアレイで測定される総光量で示すビームプロファイルの一例を示す図である。
【図８】実施の形態１におけるレーザ光をｘ方向にスキャンさせた場合のフォトダイオードアレイ上の像の他の一例を示す概念図である。
【図９】実施の形態１におけるレーザ光をｙ方向にスキャンさせた場合のフォトダイオードアレイ上の像の他の一例を示す概念図である。
【図１０】実施の形態１における光学画像の取得手順を説明するための図である。
【図１１】別の光学画像取得手法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１におけるパターン検査装置の一部の構成を示す概念図である。図２は、実施の形態１におけるパターン検査装置の残りの構成を示す概念図である。図１，２において、マスク等の基板を試料として、かかる試料の欠陥を検査するパターン検査装置１００は、光源１０３と光軸調整部１７２と照明光学系１７０と光学画像取得部１５０と制御回路１６０を備えている。光軸調整部１７２は、ミラー２０２，２０４、ハーフミラー２３０，２３２、ミラー２３４、駆動機構２２２，２２４、及びフォトダイオードアレイ２１２，２１４を備えている。光学画像取得部１５０は、ＸＹθテーブル１０２、拡大光学系１０４、フォトダイオードアレイ１０５、センサ回路１０６、レーザ測長システム１２２、及びオートローダ１３０を備えている。制御回路１６０では、コンピュータとなる制御計算機１１０が、データ伝送路となるバス１２０を介して、位置回路１０７、比較部の一例となる比較回路１０８、展開回路１１１、参照回路１１２、オートローダ制御回路１１３、テーブル制御回路１１４、記憶装置の一例となる磁気ディスク装置１０９、磁気テープ装置１１５、フレキシブルディスク装置（ＦＤ）１１６、ＣＲＴ１１７、パターンモニタ１１８、プリンタ１１９、ミラー制御回路１２１，１２２、測定回路１２４，１２６、記憶装置の一例となる磁気ディスク装置１４０、ノイズ方向特定回路１２８、ノイズ光量演算回路１３０、重心演算回路１３２、判定回路１３４、及び、光軸調整回路１３６に接続されている。
【００１８】
また、フォトダイオードアレイ２１２の入射面は、照明光学系１７０への入射面と共役な関係となる位置に配置される。フォトダイオードアレイ２１４の入射面は、ミラー２０４の反射面と共役な関係となる位置に配置される。具体的には、レーザ光源１０３から発生したレーザ光は、ミラー２０２で反射され、続いてミラー２０４で反射される。反射されたレーザ光は、ハーフミラー２３０で一部が分岐され、残りが照明光学系１７０へと入射される。ハーフミラー２３０で分岐されたレーザ光の一部の光線は、さらに、ハーフミラー２３２で分岐され、一部の光線がフォトダイオードアレイ２１４で受光される。ハーフミラー２３２を通過した残りの光線はミラー２３４で反射され、フォトダイオードアレイ２１２で受光される。また、ミラー２０２の反射面は、サーボモータ等を用いた駆動機構２２２によって例えば２軸方向に移動させられるように構成される。同様に、ミラー２０４の反射面は、サーボモータ等を用いた駆動機構２２４によって例えば２軸方向に移動させられるように構成される。ミラー２０２，２０４の反射面の位置を制御することで、照明光学系１７０に入射するレーザ光の光軸がずれないように調整する。
【００１９】
また、ＸＹθテーブル１０２は、Ｘ軸モータ、Ｙ軸モータ、θ軸モータにより駆動される。図１，２では、本実施の形態１を説明する上で必要な構成部分について記載している。パターン検査装置１００にとって、通常、必要なその他の構成が含まれても構わないことは言うまでもない。
【００２０】
図３は、実施の形態１におけるレーザ光のビームプロファイルの一例を示す図である。図３において、縦軸は光強度、横軸は位置を示している。光源１０３から発生するレーザ光には、本来使用したいメインのレーザ光２０以外に、ノイズ成分光１０が一緒に発生する場合がある。レーザ光２０とノイズ成分光１０を区別せずに光軸を調整しようとすると、レーザ光２０とノイズ成分光１０の合成光の重心を光軸に合わせる結果となってしまう。そのため、本来使用したいレーザ光２０の重心が光軸からずれてしまい、以降の光学系に入射した際にレーザ光２０の一部が照明に使用されなくなってしまう（或いは、光がけられてしまうともいう）。その結果、光量のロスが生じる。そこで、実施の形態１では、かかるノイズ成分光１０の発生方向と光量を特定し、ノイズ成分光１０を除いた本来使用したいレーザ光２０の重心を光軸に調整する。
【００２１】
図４は、実施の形態１におけるパターン検査方法の要部工程を示すフローチャート図である。図４において、ｙ方向走査（スキャン）工程（Ｓ１０２）と、光量測定工程（Ｓ１０４）と、ｘ方向走査（スキャン）工程（Ｓ１０６）と、光量測定工程（Ｓ１０８）と、ノイズ光方向特定工程（Ｓ１１４）と、ノイズ光量演算工程（Ｓ１１６）と、重心演算工程（Ｓ１１８）と、判定工程（Ｓ１２０）と、光軸調整工程（Ｓ１２２）と、パターン検査工程（Ｓ１３０）といった一連の工程を実施する。図４では、ｙ方向走査（スキャン）工程（Ｓ１０２）及び光量測定工程（Ｓ１０４）の組を実施した後、ｘ方向走査（スキャン）工程（Ｓ１０６）及び光量測定工程（Ｓ１０８）の組を実施しているが、これに限るものではない。ｙ方向走査（スキャン）工程（Ｓ１０２）及び光量測定工程（Ｓ１０４）の組と、ｘ方向走査（スキャン）工程（Ｓ１０６）及び光量測定工程（Ｓ１０８）の組は、どちらを先におこなっても構わない。また、ノイズ光方向特定工程（Ｓ１１４）とノイズ光量演算工程（Ｓ１１６）についても順序はどちらが先でもよい。
【００２２】
ｙ方向走査（スキャン）工程（Ｓ１０２）として、光源１０３からレーザ光を発生させる。そして、光軸調整回路１３６は、それぞれ反射面の位置を変更可能なミラー２０２，２０４の少なくとも１つをｙ方向に向かって複数の位置に移動させながらミラー２０２，２０４でレーザ光を順に反射し、レーザ光をフォトダイオードアレイ２１２，２１４の受光面上を走査させる。
【００２３】
図５は、実施の形態１におけるレーザ光をｙ方向にスキャンさせた場合のフォトダイオードアレイ上の像の一例を示す概念図である。図５では、例えば、レーザ光２０に対して、ｙ方向にノイズ成分光１０が発生している場合を示している。ここで、フォトダイオードアレイ２１２（第１の受光部の一例）は、縦横２×２の配列で４つの受光素子３０，３２，３４，３６が並ぶように構成される。４つの受光素子３０，３２，３４，３６は、第１から第４象限の面で独立に光を受光する。そして、受光素子３０は、フォトダイオードアレイ２１２の中心を基準位置（ｘ，ｙ＝０）として、−ｘ，＋ｙの正の領域（第２象限：Ａで示す領域）の面に入射する光の光量を受光する。受光素子３２は、−ｘ，−ｙの正の領域（第３象限：Ｂで示す領域）の面に入射する光の光量を受光する。受光素子３４は、＋ｘ，＋ｙの正の領域（第１象限：Ｃで示す領域）の面に入射する光の光量を受光する。受光素子３６は、＋ｘ，−ｙの正の領域（第４象限：Ｄで示す領域）の面に入射する光の光量を受光する。同様に、フォトダイオードアレイ２１４（第２の受光部の一例）は、縦横２×２の配列で４つの受光素子４０，４２，４４，４６が並ぶように構成される。４つの受光素子４０，４２，４４，４６は、第１から第４象限の面で独立に光を受光する。そして、受光素子４０は、フォトダイオードアレイ２１２の中心を基準位置（ｘ，ｙ＝０）として、−ｘ，＋ｙの正の領域（第２象限：Ａで示す領域）の面に入射する光の光量を受光する。受光素子４２は、−ｘ，−ｙの正の領域（第３象限：Ｂで示す領域）の面に入射する光の光量を受光する。受光素子４４は、＋ｘ，＋ｙの正の領域（第１象限：Ｃで示す領域）の面に入射する光の光量を受光する。受光素子４６は、＋ｘ，−ｙの正の領域（第４象限：Ｄで示す領域）の面に入射する光の光量を受光する。
【００２４】
ここでは、フォトダイオードアレイ２１２について、４つのフォトダイオードを受光素子３０，３２，３４，３６として組み合わせているが、これに限るものではなく、受光面を４分割した領域で独立に光量を計測できる受光機構であれば構わない。フォトダイオードアレイ２１４についても同様である。
【００２５】
光軸調整回路１３６は、例えば、ミラー制御回路１２１を制御して、駆動機構２２４にミラー２０４の反射面の位置を移動させる。その際、まずは、光源１０３から発生した光（レーザ光２０とノイズ成分光１０の両方）が例えばフォトダイオードアレイ２１２で全く検出できない−ｙ方向の位置から順にｙ方向に向かって光が移動するように走査する。或いは＋ｙ方向の位置から順に−ｙ方向に向かって光が移動するように走査してもよい。例えば、ｙ方向に向かって複数の位置にステップ送りするように走査する。これにより、光源１０３から発生した光（レーザ光２０とノイズ成分光１０の両方）が、全く検知されない位置から、順に、ノイズ成分光１０だけが受光素子３２，３６（Ｂ，Ｄ）で光量が検出される。続いて、ノイズ成分光１０とレーザ光２０の両方が受光素子３２，３６（Ｂ，Ｄ）で光量が検出される。続いて、ノイズ成分光１０だけが受光素子３０，３４（Ａ，Ｃ）で光量が検出され、レーザ光２０だけが受光素子３２，３６（Ｂ，Ｄ）で光量が検出される。続いて、ノイズ成分光１０とレーザ光２０の一部が受光素子３０，３４（Ａ，Ｃ）で光量が検出され、レーザ光２０の残部が受光素子３２，３６（Ｂ，Ｄ）で光量が検出される。続いて、ノイズ成分光１０とレーザ光２０の両方が受光素子３０，３４（Ａ，Ｃ）で光量が検出される。続いて、レーザ光２０だけが受光素子３０，３４（Ａ，Ｃ）で光量が検出される。そして、最後にレーザ光２０とノイズ成分光１０の両方が、全く検知されなくなる。フォトダイオードアレイ２１２の代わりにフォトダイオードアレイ２１４であっても同様である。
【００２６】
光量測定工程（Ｓ１０４）として、測定回路１２６は、受光素子３０，３２，３４，３６を使ってｙ方向に走査された各位置での光量を測定する。具体的には、受光素子３０，３２，３４，３６は、ｙ方向に走査された各位置での光をそれぞれ受光し、受光した光量を光電変換して、測定回路１２６に出力する。そして、光軸調整回路１３６は、測定回路１２６で測定された各位置での光量をミラー２０２の反射面の位置と相対させて記憶装置１４０に格納する。同様に、測定回路１２４は、受光素子４０，４２，４４，４６を使ってｙ方向に走査された各位置での光量を測定する。具体的には、受光素子４０，４２，４４，４６は、ｙ方向に走査された各位置での光をそれぞれ受光し、受光した光量を光電変換して、測定回路１２４に出力する。そして、光軸調整回路１３６は、測定回路１２４で測定された各位置での光量をミラー２０２の反射面の位置と相対させて記憶装置１４０に格納する。
【００２７】
次に、ｘ方向走査（スキャン）工程（Ｓ１０６）として、光軸調整回路１３６は、それぞれ反射面の位置を変更可能なミラー２０２，２０４の少なくとも１つをｘ方向に向かって複数の位置に移動させながらミラー２０２，２０４でレーザ光を順に反射し、レーザ光をフォトダイオードアレイ２１２，２１４の受光面上を走査させる。
【００２８】
図６は、実施の形態１におけるレーザ光をｘ方向にスキャンさせた場合のフォトダイオードアレイ上の像の一例を示す概念図である。図６では、図５と同様、例えば、レーザ光２０に対して、ｙ方向にノイズ成分光１０が発生している場合を示している。
【００２９】
光軸調整回路１３６は、例えば、ミラー制御回路１２１を制御して、駆動機構２２４にミラー２０４の反射面の位置を移動させる。その際、まずは、光源１０３から発生した光（レーザ光２０とノイズ成分光１０の両方）が例えばフォトダイオードアレイ２１２で全く検出できない−ｘ方向の位置から順にｘ方向に向かって光が移動するように走査する。或いは＋ｘ方向の位置から順に−ｘ方向に向かって光が移動するように走査してもよい。例えば、ｘ方向に向かって複数の位置にステップ送りするように走査する。これにより、光源１０３から発生した光（レーザ光２０とノイズ成分光１０の両方）が、全く検知されない位置から、順に、レーザ光２０とノイズ成分光１０の両方が受光素子３０，３２（Ａ，Ｂ）で光量が検出される。或いは、レーザ光２０の一部とノイズ成分光１０の両方が受光素子３０に、レーザ光２０の残部が受光素子３２に検出される。続いて、レーザ光２０とノイズ成分光１０の両方が受光素子３０，３２，３４，３６（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）で光量が検出される。或いは、レーザ光２０の一部とノイズ成分光１０の両方が３０，３４に、レーザ光２０の残部が受光素子３２，３６に検出される。続いて、レーザ光２０とノイズ成分光１０の両方が受光素子３３，３６（Ｃ，Ｄ）で光量が検出される。或いは、レーザ光２０の一部とノイズ成分光１０の両方が受光素子３４に、レーザ光２０の残部が受光素子３６に検出される。そして、最後にレーザ光２０とノイズ成分光１０の両方が、全く検知されなくなる。フォトダイオードアレイ２１２の代わりにフォトダイオードアレイ２１４であっても同様である。
【００３０】
光量測定工程（Ｓ１０８）として、測定回路１２６は、受光素子３０，３２，３４，３６を使ってｘ方向に走査された各位置での光量を測定する。具体的には、受光素子３０，３２，３４，３６は、ｘ方向に走査された各位置での光をそれぞれ受光し、受光した光量を光電変換して、測定回路１２６に出力する。そして、光軸調整回路１３６は、測定回路１２６で測定された各位置での光量をミラー２０２の反射面の位置と相対させて記憶装置１４０に格納する。同様に、測定回路１２４は、受光素子４０，４２，４４，４６を使ってｘ方向に走査された各位置での光量を測定する。具体的には、受光素子４０，４２，４４，４６は、ｘ方向に走査された各位置での光をそれぞれ受光し、受光した光量を光電変換して、測定回路１２４に出力する。そして、光軸調整回路１３６は、測定回路１２４で測定された各位置での光量をミラー２０２の反射面の位置と相対させて記憶装置１４０に格納する。
【００３１】
以上のようにして、記憶装置１４０には、ｘ，ｙ方向にスキャンした場合のフォトダイオードアレイ２１２，２１４が受光した光量がミラー２０２の反射面の位置に相対させて格納される。
【００３２】
ここでは、ミラー２０２の反射面の位置を移動させたが、これに限るものではない。ミラー２０２の代わりに、ミラー２０４の反射面の位置を移動させて同様に測定してもよい。或いは、ミラー２０２，２０４の両方の反射面の位置を移動させて同様に測定してもよい。また、ｘ，ｙ方向へ走査した際の測定データを、フォトダイオードアレイ２１２，２１４の両方で測定したが、これに限るものではない。フォトダイオードアレイ２１２，２１４のいずれか一方で測定するだけでもよい。
【００３３】
図７は、実施の形態１におけるフォトダイオードアレイで測定される総光量で示すビームプロファイルの一例を示す図である。図７では、レーザ光２０に対して、ｙ方向にノイズ成分光１０が発生している場合に、ｙ方向に光をスキャンさせた場合のビームプロファイルの一例が示されている。縦軸は光量、横軸はｙ方向位置を示す。図７に示すように、ｙ位置の移動に伴って、まずは、ノイズ成分光１０の光量が測定され、続いて、ノイズ成分光１０の光量にレーザ光２０の光量が加算されていく。そして、レーザ光２０とノイズ成分光１０の両方の光量の総和となり、ノイズ成分光１０の光量が減っていく。そして、最後にレーザ光２０の光量が減少していく。
【００３４】
図８は、実施の形態１におけるレーザ光をｘ方向にスキャンさせた場合のフォトダイオードアレイ上の像の他の一例を示す概念図である。図８では、例えば、レーザ光２０に対して、ｘ方向にノイズ成分光１０が発生している場合を示している。
【００３５】
図９は、実施の形態１におけるレーザ光をｙ方向にスキャンさせた場合のフォトダイオードアレイ上の像の他の一例を示す概念図である。図８では、図７と同様、例えば、レーザ光２０に対して、ｘ方向にノイズ成分光１０が発生している場合を示している。
【００３６】
図８，９に示すように、ｘ方向にノイズ成分光１０が発生している場合、ｘ方向に走査した際、以下のようになる。かかる場合には、図８に示すように、光源１０３から発生した光（レーザ光２０とノイズ成分光１０の両方）が、全く検知されない位置から、順に、ノイズ成分光１０だけが受光素子３０，３２（Ａ，Ｂ）で光量が検出される。続いて、ノイズ成分光１０とレーザ光２０の両方が受光素子３０，３２（Ａ，Ｂ）で光量が検出される。続いて、ノイズ成分光１０だけが受光素子３４，３６（Ｃ，Ｄ）で光量が検出され、レーザ光２０だけが受光素子３０，３２（Ａ，Ｂ）で光量が検出される。続いて、ノイズ成分光１０とレーザ光２０の一部が受光素子３４，３６（Ｃ，Ｄ）で光量が検出され、レーザ光２０の残部が受光素子３０，３２（Ａ，Ｂ）で光量が検出される。続いて、ノイズ成分光１０とレーザ光２０の両方が受光素子３４，３６（Ｃ，Ｄ）で光量が検出される。続いて、レーザ光２０だけが受光素子３４，３６（Ｃ，Ｄ）で光量が検出される。そして、最後にレーザ光２０とノイズ成分光１０の両方が、全く検知されなくなる。フォトダイオードアレイ２１２の代わりにフォトダイオードアレイ２１４であっても同様である。そして、同様に、測定回路１２６は、受光素子３０，３２，３４，３６を使ってｘ方向に走査された各位置での光量を測定する。測定回路１２４は、受光素子４０，４２，４４，４６を使ってｘ方向に走査された各位置での光量を測定する。そして、光軸調整回路１３６は、測定回路１２４，１２６で測定された各位置での光量をミラー２０２の反射面の位置と相対させて記憶装置１４０に格納する。
【００３７】
図８，９に示すように、ｘ方向にノイズ成分光１０が発生している場合、ｙ方向に走査した際、以下のようになる。かかる場合には、図９に示すように、光源１０３から発生した光（レーザ光２０とノイズ成分光１０の両方）が、全く検知されない位置から、順に、レーザ光２０とノイズ成分光１０の両方が受光素子３２，３６（Ｂ，Ｄ）で光量が検出される。或いは、レーザ光２０の一部とノイズ成分光１０の両方が受光素子３６に、レーザ光２０の残部が受光素子３２に検出される。続いて、レーザ光２０とノイズ成分光１０の両方が受光素子３０，３２，３４，３６（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）で光量が検出される。或いは、レーザ光２０の一部とノイズ成分光１０の両方が３４，３６に、レーザ光２０の残部が受光素子３０，３２に検出される。続いて、レーザ光２０とノイズ成分光１０の両方が受光素子３０，３４（Ａ，Ｃ）で光量が検出される。或いは、レーザ光２０の一部とノイズ成分光１０の両方が受光素子３４に、レーザ光２０の残部が受光素子３０に検出される。そして、最後にレーザ光２０とノイズ成分光１０の両方が、全く検知されなくなる。フォトダイオードアレイ２１２の代わりにフォトダイオードアレイ２１４であっても同様である。そして、同様に、測定回路１２６は、受光素子３０，３２，３４，３６を使ってｘ方向に走査された各位置での光量を測定する。測定回路１２４は、受光素子４０，４２，４４，４６を使ってｘ方向に走査された各位置での光量を測定する。そして、光軸調整回路１３６は、測定回路１２４，１２６で測定された各位置での光量をミラー２０２の反射面の位置と相対させて記憶装置１４０に格納する。
【００３８】
ノイズ光方向特定工程（Ｓ１１４）として、ノイズ方向特定回路１２８は、記憶装置１４０に格納されたｘ，ｙ方向の測定データを読み出し、フォトダイオードアレイ２１２，２１４の少なくとも１つが受光したレーザ光の光量を用いて、光源１０３からレーザ光２０と供に発生するノイズ成分光１０の発生方向を特定する。具体的には、ノイズ方向特定回路１２８は、ノイズ成分方向特定部の一例である。ノイズ方向特定回路１２８は、ミラー２０２，２０４の少なくとも１つを複数の位置に移動させることで得られる移動方向におけるレーザ光の光量変化を用いて、ノイズ成分光の発生方向を特定する。さらに具体的に言えば、測定データから、例えば、ｙ方向にノイズ成分光１０が発生している場合には、図７に示したようなビームプロファイルが得られる。例えば、ｘ方向にノイズ成分光１０が発生している場合には、図７の横軸をｘ位置と読み替えたビームプロファイルが得られる。また、例えば、−ｙ方向にノイズ成分光１０が発生している場合には、図７に示したようなビームプロファイルを左右反転させたビームプロファイルが得られる。また、例えば、−ｘ方向にノイズ成分光１０が発生している場合には、図７の横軸をｘ位置と読み替えたビームプロファイルを左右反転させたビームプロファイルが得られる。このように測定データから得られるビームプロファイルの光量変化からノイズ成分光１０の発生方向を特定できる。具体的には、図７の例では、ｙ位置の移動に伴って、まずは、ノイズ成分光１０の光量が測定され、続いて、ノイズ成分光１０の光量にレーザ光２０の光量が加算されていく。よって、ノイズ成分光１０がレーザ光２０に対してｙ方向に位置していることがわかる。よって、ノイズ成分光１０の発生方向はｙ方向であることを特定できる。逆に、ｙ位置の移動に伴って、レーザ光２０とノイズ成分光１０の両方の光量の総和の状態からノイズ成分光１０の光量が減っていき、その後レーザ光２０の光量が減少していけば、ノイズ成分光１０がレーザ光２０に対して−ｙ方向に位置していることがわかる。よって、ノイズ成分光１０の発生方向は−ｙ方向であることを特定できる。
【００３９】
同様に、ｘ位置の移動に伴って、まずは、ノイズ成分光１０の光量が測定され、続いて、ノイズ成分光１０の光量にレーザ光２０の光量が加算されていく場合、ノイズ成分光１０がレーザ光２０に対してｘ方向に位置していることがわかる。よって、ノイズ成分光１０の発生方向はｘ方向であることを特定できる。逆に、ｘ位置の移動に伴って、レーザ光２０とノイズ成分光１０の両方の光量の総和の状態からノイズ成分光１０の光量が減っていき、その後レーザ光２０の光量が減少していけば、ノイズ成分光１０がレーザ光２０に対して−ｘ方向に位置していることがわかる。よって、ノイズ成分光１０の発生方向は−ｘ方向であることを特定できる。
【００４０】
ノイズ光量演算工程（Ｓ１１６）として、ノイズ光量演算回路１３０は、フォトダイオードアレイ２１２，２１４の少なくとも１つが受光したレーザ光の光量を用いて、ノイズ成分光１０の光量を演算する。ノイズ光量演算回路１３０は、ノイズ成分光量演算部の一例である。具体的には、ノイズ光量演算回路１３０は、ミラー２０２，２０４の少なくとも１つを複数の位置に移動させることで得られる移動方向におけるレーザ光の光量変化を用いて、ノイズ成分光１０の光量を演算する。さらに具体的には、ノイズ成分光１０の発生方向はｙ方向である場合、図７に示したように、フォトダイオードアレイ２１２が受光した総光量としいて、まずは、ノイズ成分光１０の光量ΔＬ０が検出される。よって、かかる光量ΔＬ０を求めればよい。或いは、ｙ位置の移動に伴って、レーザ光２０とノイズ成分光１０の両方の光量の総和Ｌ１の状態からノイズ成分光１０の光量ΔＬ０が減ることからも光量ΔＬ０を演算できる。
【００４１】
以上のようにして、ノイズ成分光１０の発生方向と光量を取得することができる。実施の形態１では、かかる情報を用いて、ノイズ成分光１０の影響を排除したレーザ光２０の光軸調整を行なう。
【００４２】
重心演算工程（Ｓ１１８）として、重心演算回路１３２は、フォトダイオードアレイ２１２，２１４が受光した各レーザ光の重心をそれぞれ演算する。重心演算回路１３２は、重心演算部の一例である。具体的には、ｘ方向の重心とｙ方向の重心を演算する。レーザ光のｘ方向の重心Ｇｘは、第１と第４象限面（Ｃ，Ｄ）で受光した各光量の和から第２と第３象限面（Ａ，Ｂ）で受光した各光量の和を引いた値を第１から第４象限面（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）で受光した各光量の総光量で除した値で定義され、以下の式１で表現できる。レーザ光のｙ方向の重心Ｇｙは、第３と第４象限面（Ｂ，Ｄ）で受光した各光量の和から第１と第２象限面（Ｃ，Ａ）で受光した各光量の和を引いた値を第１から第４象限面（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）で受光した各光量の総光量で除した値で定義され、以下の式２で表現できる。
（１） Ｇｘ＝｛（Ｌｃ＋Ｌｄ）−（Ｌａ＋Ｌｂ）｝／（Ｌａ＋Ｌｂ＋Ｌｃ＋Ｌｄ）
（２） Ｇｙ＝｛（Ｌｂ＋Ｌｄ）−（Ｌａ＋Ｌｃ）｝／（Ｌａ＋Ｌｂ＋Ｌｃ＋Ｌｄ）
【００４３】
Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃ，Ｌｄは、それぞれ、第２象限（Ａ）の光量、第３象限（Ｂ）の光量、第１象限（Ｃ）の光量、第４象限（Ｄ）の光量を示す。ここで、Ｇｘ＝０及びＧｙ＝０となるように、ミラー２０２，２０４の反射面の位置を制御すればレーザ光２０のビーム形状の重心を光軸に合わせることができそうである。しかし、実際には、上述したように、ノイズ成分光１０も同時に発生しているため、かかる位置は、ノイズ成分光１０の影響を受けた位置となる。よって、レーザ光２０のビーム形状の重心が光軸からずれてしまう。そこで、実施の形態１では、ノイズ成分光１０の発生方向の重心値がノイズ成分光１０の光量をレーザ光の総光量で除した値の絶対値になり、ノイズ成分光１０の発生方向と直交する方向の重心値が０になるように、ミラー２０２，２０４の反射面の位置を制御する。具体的には、以下のように動作する。
【００４４】
判定工程（Ｓ１２０）として、判定回路１３４は、演算されたｘ，ｙ方向の重心値Ｇｘ，Ｇｙを入力し、ノイズ成分光１０の発生方向の重心値の絶対値が、ΔＬ０／（Ｌａ＋Ｌｂ＋Ｌｃ＋Ｌｄ）であり、ノイズ成分光１０の発生方向と直交する方向の重心値が０であるかどうかを判定する。例えば、ノイズ成分光１０の発生方向がｘ方向である場合、Ｇｘ＝ΔＬ０／（Ｌａ＋Ｌｂ＋Ｌｃ＋Ｌｄ）、かつ、Ｇｙ＝０かどうかを判定する。例えば、ノイズ成分光１０の発生方向がｙ方向である場合、Ｇｘ＝０、かつ、Ｇｙ＝ΔＬ０／（Ｌａ＋Ｌｂ＋Ｌｃ＋Ｌｄ）かどうかを判定する。かかる判定は、フォトダイオードアレイ２１２，２１４の両方がそれぞれかかる条件になっているかどうかを判定する。そして、かかる条件になっていなければ、Ｓ１２２に進む。かかる条件になっていれば光軸調整終了である。
【００４５】
光軸調整工程（Ｓ１２２）として、光軸調整回路１３６は、例えば、ミラー制御回路１２１を制御して、駆動機構２２４にミラー２０４の反射面の位置を移動させる。或いは、例えば、ミラー制御回路１２２を制御して、駆動機構２２２にミラー２０２の反射面の位置を移動させる。或いは、例えば、ミラー制御回路１２１，１２２を制御して、駆動機構２２２，２２４にミラー２０２，２０４の反射面の位置を移動させる。そして、重心演算工程（Ｓ１１８）に戻り、重心演算工程（Ｓ１１８）から光軸調整工程（Ｓ１２２）までを判定工程（Ｓ１２０）における上述した条件になるまで繰り返す。
【００４６】
具体的には、ミラー制御回路１２２は、ノイズ成分光１０の発生方向の重心値の絶対値がノイズ成分光１０の光量をフォトダイオードアレイ２１２で受光したレーザ光の総光量で除した値になり、ノイズ成分光１０の発生方向と直交する方向の重心値が０になるように、ミラー２０２の反射面の位置を制御する。ミラー制御回路１２１は、第１のミラー制御部の一例である。同様に、ミラー制御回路１２２は、ノイズ成分光１０の発生方向の重心値の絶対値がノイズ成分光１０の光量をフォトダイオードアレイ２１４で受光したレーザ光の総光量で除した値になり、ノイズ成分光１０の発生方向と直交する方向の重心値が０になるように、ミラー２０４の反射面の位置を制御する。ミラー制御回路１２１は、第２のミラー制御部の一例である。
【００４７】
パターン検査工程（Ｓ１３０）として、光学画像取得部１５０は、ミラー２０２，２０４によって、光軸が調整されたレーザ光２０を用いて、被検査試料のパターンの光学画像を取得する。そして、比較回路１０８は、参照画像を入力し、光学画像と参照画像とを比較する。以下、具体的に説明する。
【００４８】
検査開始前に、まず、オートローダ制御回路１１３により制御されたオートローダ１３０により、パターン形成された被検査試料となるフォトマスク１０１は、ＸＹθ各軸のモータによって水平方向及び回転方向に移動可能に設けられたＸＹθテーブル１０２上にロードされ、そして、ＸＹθテーブル１０２上に載置される。また、フォトマスク１０１のパターン形成時に用いた設計パターンの情報（設計パターンデータ）は、装置外部からパターン検査装置１００に入力され、記憶装置（記憶部）の一例である磁気ディスク装置１０９に記憶される。
【００４９】
ＸＹθテーブル１０２は、制御計算機１１０の制御の下にテーブル制御回路１１４により駆動される。Ｘ方向、Ｙ方向、θ方向に駆動する３軸（Ｘ−Ｙ−θ）モータの様な駆動系によって移動可能となっている。これらの、Ｘモータ、Ｙモータ、θモータは、例えばステップモータを用いることができる。そして、ＸＹθテーブル１０２の移動位置はレーザ測長システム１２２により測定され、位置回路１０７に供給される。また、ＸＹθテーブル１０２上のフォトマスク１０１はオートローダ制御回路１１３により駆動されるオートローダ１３０から自動的に搬送され、検査終了後に自動的に排出されるものとなっている。また、拡大光学系１０４は、例えば圧電変換素子等によって駆動され、フォトダイオードアレイ１０５へと像の焦点が合わされる。
【００５０】
図１０は、実施の形態１における光学画像の取得手順を説明するための図である。被検査領域は、図１０に示すように、例えばＹ方向に向かって、スキャン幅Ｗの短冊状の複数の検査ストライプに仮想的に分割される。そして、更にその分割された各検査ストライプが連続的に走査されるようにＸＹθテーブル１０２の動作が制御され、Ｘ方向に移動しながら光学画像が取得される。フォトダイオードアレイ１０５では、図１０に示されるようなスキャン幅Ｗの画像を連続的に入力する。そして、第１の検査ストライプにおける画像を取得した後、第２の検査ストライプにおける画像を今度は逆方向に移動しながら同様にスキャン幅Ｗの画像を連続的に入力する。そして、第３の検査ストライプにおける画像を取得する場合には、第２の検査ストライプにおける画像を取得する方向とは逆方向、すなわち、第１の検査ストライプにおける画像を取得した方向に移動しながら画像を取得する。このように、連続的に画像を取得していくことで、無駄な処理時間を短縮することができる。ここでは、フォワード（ＦＷＤ）−バックワード（ＢＷＤ）手法を用いているが、これに限るものではなくフォワード（ＦＷＤ）−フォワード（ＦＷＤ）手法を用いても構わない。
【００５１】
フォトマスク１０１に形成されたパターンには、ＸＹθテーブル１０２の上方に配置されている上述した光源１０３によって光が照射される。光源１０３から照射されるレーザ光２０は、上述した照明光学系１７０を介してフォトマスク１０１を照射する。照明によってフォトマスク１０１を透過した光は、拡大光学系１０４を介してフォトダイオードアレイ１０５に光学像として結像し、入射する。フォトダイオードアレイ１０５上に結像されたパターンの像は、フォトダイオードアレイ１０５によって光電変換され、更にセンサ回路１０６によってＡ／Ｄ（アナログデジタル）変換される。フォトダイオードアレイ１０５には、例えばＴＤＩ（タイムディレイインテグレータ）センサのようなセンサが設置されている。以上のようにして、光学画像取得部１５０は、被検査試料の検査ストライプ毎の光学画像データ（ストライプデータ）を取得する。
【００５２】
センサ回路１０６出力された各検査ストライプの測定データ（光学画像データ）は、検査ストライプ毎に、順に、位置回路１０７から出力されたＸＹθテーブル１０２上におけるフォトマスク１０１の位置を示すデータとともに比較回路１０８に出力される。測定データは、画素毎に例えば８ビットの符号なしデータであり、各画素の明るさの階調を例えば０〜２５５で表現している。これらの光源１０３、照明光学系１７０、拡大光学系１０４、フォトダイオードアレイ１０５、及びセンサ回路１０６によって高倍率の検査光学系が構成されている。
【００５３】
展開回路１１１（参照画像作成部の一例）は、所定の領域毎に、磁気ディスク装置１０９から制御計算機１１０を通して設計パターンデータを読み出し、読み出されたフォトマスク１０１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である設計画像データ（参照画像データ）に変換（展開処理）する。所定の領域は、比較対象となる光学画像に対応する画像の領域（エリア）とすればよい。
【００５４】
設計パターンデータに定義されるパターンを構成する図形は長方形や三角形を基本図形としたもので、設計パターンデータには、例えば、図形の基準位置における座標（ｘ、ｙ）、辺の長さ、長方形や三角形等の図形種を区別する識別子となる図形コードといった情報で各パターン図形の形、大きさ、位置等を定義した図形データが格納されている。
【００５５】
かかる図形データが設計画像作成回路１１２に入力されると、図形ごとのデータにまで展開し、その図形データの図形形状を示す図形コード、図形寸法などを解釈する。そして、所定の量子化寸法のグリッドを単位とするマス目内に配置されるパターンとして２値ないしは多値の画像データを展開する。そして、展開された画像データ（展開画像データ）は、回路内の図示しないパターンメモリ、或いは磁気ディスク装置１０９内に格納される。言い換えれば、設計パターンデータを読み込み、検査領域を所定の寸法を単位とするマス目として仮想分割してできたマス目ごとに設計パターンにおける図形が占める占有率を演算し、ｎビットの占有率データを図示しないパターンメモリ、或いは磁気ディスク装置１０９に出力する。例えば、１つのマス目を１画素として設定すると好適である。そして、１画素に１／２８（＝１／２５６）の分解能を持たせるとすると、画素内に配置されている図形の領域分だけ１／２５６の小領域を割り付けて画素内の占有率を演算する。そして、展開された画像データは、各画素に対して８ビットの占有率データで定義されたエリア単位の画像データとしてパターンメモリ、或いは磁気ディスク装置１０９に格納される。
【００５６】
そして、参照回路１１２は、展開された画像データに対してデータ処理（画像処理）を行い、適切なフィルタ処理を施す。光学画像データ（測定データ）は、拡大光学系１０４の解像特性やフォトダイオードアレイ１０５のアパーチャ効果等によってフィルタが作用した状態、言い換えれば連続変化するアナログ状態にある。そのため、画像強度（濃淡値）がデジタル値の設計側のイメージデータである展開画像データにも所定のモデルに沿ったフィルタ処理を施すことにより、測定データに合わせることができる。例えば、拡大或いは縮小処理をおこなうリサイズ処理、コーナー丸め処理、或いはぼかし処理といったフィルタ処理を施す。このようにして光学画像と比較する参照画像を作成する。所定の領域は、比較対象となる光学画像に対応する画像の領域（エリア）とすればよい。作成された参照画像データは比較回路１０８に出力される。
【００５７】
そして、比較回路１０８（比較部）内では、ストライプ毎の光学画像データを読み出し、光学画像データを参照データと同じサイズの領域の画像となるように光学画像データを切り出す。そして、比較回路１０８は、所定の判定条件で、対応する光学画像データと参照データとを位置合わせをおこなってから画素毎に比較する。かかる検査手法は、ダイーツーデータベース検査である。そして、比較結果が出力される。比較結果は、磁気ディスク装置１０９、磁気テープ装置１１５、フレキシブルディスク装置（ＦＤ）１１６、ＣＲＴ１１７、パターンモニタ１１８、或いはプリンタ１１９より出力されればよい。
【００５８】
或いは、同一の設計パターンで描画された複数のパターン領域（被検査領域）が形成されているフォトマスク１０１を用いて、ダイーツーダイ検査を行なっても良い。かかる場合、例えば２つのパターン領域を合わせた全体が図１０で示した複数の検査ストライプに仮想分割される。そして、光学画像取得部１５０によって、検査ストライプ毎に光学画像データ（測定データ）が取得される。そのため、１つの検査ストライプの測定データには、２つのパターン領域の両方の画像が含まれている。そして、２つの領域の一方の画像を検査対象画像とし、他方を参照画像として、ダイーツーダイ検査を行なっても良い。
【００５９】
また、重心演算工程（Ｓ１１８）から光軸調整工程（Ｓ１２２）までの各工程は、パターン検査工程を開始した後も、パターン検査工程と並行してリアルタイムで実施すると好適である。
【００６０】
以上のように、実施の形態１では、ノイズ成分光を除いてレーザ光の光軸を調整できる。よって、レーザ光２０の光量のロスを低減できる。その結果、かかる光軸が調整されたレーザ光を照明光として用いてパターン検査を行うことで高精度な検査ができる。
【００６１】
実施の形態２．
実施の形態１では、フォトダイオードアレイ２１２，２１４の検出感度をノイズ成分光１０も検出可能な感度（図３に示した例えば光量Ｈ０が検出可能な感度）に設定したが、これに限るものではない。例えば、フォトダイオードアレイ２１２，２１４の検出感度を下げて、ノイズ成分光１０を検出できない感度（図３に示した例えば光量Ｈ１が検出可能な感度）に設定してもよい。これにより、ノイズ成分光を除いてレーザ光の光軸を調整できる。かかる場合には、図４のうち、ｙ方向走査（スキャン）工程（Ｓ１０２）からノイズ光量演算工程（Ｓ１１６）までの各工程と、判定工程（Ｓ１２０）とが不要にできる。また、光軸調整工程（Ｓ１２２）の際、ミラー制御回路１２２は、重心値が、ｘ，ｙ方向ともに０となる位置にラー２０２の反射面の位置を制御し、ミラー制御回路１２２は、重心値が、ｘ，ｙ方向ともに０となる位置にラー２０４の反射面の位置を制御すればよい。
【００６２】
図１１は、別の光学画像取得手法を説明するための図である。図２等の構成では、スキャン幅Ｗの画素数を同時に入射するフォトダイオードアレイ１０５を用いているが、これに限るものではなく、図１１に示すように、ＸＹθテーブル１０２をＸ方向に定速度で送りながら、レーザ干渉計で一定ピッチの移動を検出した毎にＹ方向に図示していないレーザスキャン光学装置でレーザビームをＹ方向に走査し、透過光或いは反射光を検出して所定の大きさのエリア毎に二次元画像を取得する手法を用いても構わない。
【００６３】
以上の説明において、「〜部」、「〜回路」或いは「〜工程」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。或いは、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により実施させても構わない。或いは、ファームウェアとの組合せでも構わない。また、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１０９、磁気テープ装置１１５、ＦＤ１１６、或いはＲＯＭ（リードオンリメモリ）等の記録媒体に記録される。例えば、位置回路１０７、比較回路１０８、展開回路１１１、参照回路１１２、オートローダ制御回路１１３、テーブル制御回路１１４、ミラー制御回路１２１，１２２、測定回路１２４，１２６、ノイズ方向特定回路１２８、ノイズ光量演算回路１３０、重心演算回路１３２、判定回路１３４、及び、光軸調整回路１３６等は、電気的回路で構成されていても良いし、制御計算機１１０によって処理することのできるソフトウェアとして実現してもよい。また電気的回路とソフトウェアの組み合わせで実現しても良い。
【００６４】
以上、具体例を参照しつつ実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、実施の形態では、透過光を用いて透過型の光学系を用いているが、反射光あるいは、透過光と反射光を同時に用いる構成としてよい。
【００６５】
また、装置構成や制御手法等、本発明の説明に直接必要しない部分等については記載を省略したが、必要とされる装置構成や制御手法を適宜選択して用いることができる。
【００６６】
その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全てのパターン検査装置或いはパターン検査方法は、本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００６７】
１０ ノイズ成分光
２０ レーザ光
３０，３２，３４，３６，４０，４２，４４，４６ 受光素子
１００ パターン検査装置
１０１ フォトマスク
１０２ ＸＹθテーブル
１０３ 光源
１０４ 拡大光学系
１０５ フォトダイオードアレイ
１０６ センサ回路
１０７ 位置回路
１０８ 比較回路
１０９，１４０ 磁気ディスク装置
１１０ 制御計算機
１１２ 設計画像作成回路
１１５ 磁気テープ装置
１２０ バス
１２１，１２２ ミラー制御回路
１２４，１２６ 測定回路
１２８ ノイズ方向特定回路
１３０ ノイズ光量演算回路
１３２ 重心演算回路
１３４ 判定回路
１３６ 光軸調整回路
１５０ 光学画像取得部
１６０ 制御回路
１７０ 照明光学系
１７２ 光軸調整部
２０２，２０４ ミラー
２３０，２３２ ハーフミラー
２３４ ミラー
２２２，２２４ 駆動機構
２１２，２１４ フォトダイオードアレイ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パターン検査装置及びパターン検査方法に係り、例えば、光源からのレーザ光の光軸を調整し、調整されたレーザ光で半導体製造に用いる試料となる物体のパターン欠陥を検査するパターン検査装置およびその方法に関する。
【０００２】
近年、大規模集積回路（ＬＳＩ）の高集積化及び大容量化に伴い、半導体素子に要求される回路線幅はますます狭くなってきている。これらの半導体素子は、回路パターンが形成された原画パターン（マスク或いはレチクルともいう。以下、マスクと総称する）を用いて、いわゆるステッパと呼ばれる縮小投影露光装置でウェハ上にパターンを露光転写して回路形成することにより製造される。よって、かかる微細な回路パターンをウェハに転写するためのマスクの製造には、微細な回路パターンを描画することができるパターン描画装置を用いる。かかるパターン描画装置を用いてウェハに直接パターン回路を描画することもある。例えば、電子ビームやレーザビームを用いて描画される。
【０００３】
そして、多大な製造コストのかかるＬＳＩの製造にとって、歩留まりの向上は欠かせない。しかし、１ギガビット級のＤＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）に代表されるように、ＬＳＩを構成するパターンは、サブミクロンからナノメータのオーダーになろうとしている。歩留まりを低下させる大きな要因の一つとして、半導体ウェハ上に超微細パターンをフォトリソグラフィ技術で露光、転写する際に使用されるマスクのパターン欠陥があげられる。近年、半導体ウェハ上に形成されるＬＳＩパターン寸法の微細化に伴って、パターン欠陥として検出しなければならない寸法も極めて小さいものとなっている。そのため、ＬＳＩ製造に使用される転写用マスクの欠陥を検査するパターン検査装置の高精度化が必要とされている。
【０００４】
一方、マルチメディア化の進展に伴い、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ：液晶ディスプレイ）は、５００ｍｍ×６００ｍｍ、またはこれ以上への液晶基板サイズの大型化と、液晶基板上に形成されるＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：薄膜トランジスタ）等のパターンの微細化が進んでいる。従って、極めて小さいパターン欠陥を広範囲に検査することが要求されるようになってきている。このため、このような大面積ＬＣＤのパターン及び大面積ＬＣＤを製作する時に用いられるフォトマスクの欠陥を短時間で、効率的に検査するパターン検査装置の開発も急務となってきている。
【０００５】
マスクパターンの微細化・高集積化に伴い、検査装置は高い分解能が要求され、検査装置の照明光の波長も短いものとなっている。例えば、２６６ｎｍ以下の深紫外光が用いられる。そして、かかる照明光となるレーザ光をレーザ光源装置から発振している。そして、かかるレーザ光の光軸を調整して検査装置内部へと照明している。例えば、面受光素子でレーザ光を受光し、レーザ光の形状を判別して、レーザ光の形状の対称性を利用して光軸を調整する手法が考案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
しかしながら、かかるレーザ光源から発生するレーザ光には、本来使用したいメインのレーザ光以外に、ノイズ成分光が一緒に発生する場合があり、かかるノイズ成分光によって、使用したい本来のレーザ光の光軸調整に誤差が生じてしまうといった問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２５９８３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したように、従来、レーザ光源から発生するレーザ光と一緒に発生するノイズ成分光によって、使用したい本来のレーザ光の光軸調整に誤差が生じてしまうといった問題があった。
【０００９】
そこで、本発明は、上述した問題点を克服し、より高精度に光軸調整がなされたレーザ光で検査可能なパターン検査装置および方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様のパターン検査装置は、
レーザ光を発生する光源と、
レーザ光を順に反射して、レーザ光の光軸を調整する、それぞれ反射面の位置を変更可能な第１と第２のミラーと、
第１と第２のミラーで反射されたレーザ光の一部を分岐するハーフミラーと、
ハーフミラーで分岐されなかった残りのレーザ光を、パターンが形成された被検査試料に照明する照明光学系と、
照明光学系と共役な位置に配置され、ハーフミラーで分岐されたレーザ光の一部を第１から第４象限の面で独立に受光する、第１の受光部と、
第２のミラーと共役な位置に配置され、ハーフミラーで分岐された前記レーザ光の一部を第１から第４象限の面で独立に受光する、第２の受光部と、
第１と第２の受光部の少なくとも１つが受光したレーザ光の光量を用いて、光源からレーザ光と供に発生するノイズ成分光の発生方向を特定するノイズ成分方向特定部と、
第１と第２の受光部の少なくとも１つが受光したレーザ光の光量を用いて、ノイズ成分光の光量を演算するノイズ成分光量演算部と、
第１と第２の受光部が受光した各レーザ光の重心をそれぞれ演算する重心演算部と、
ノイズ成分光の発生方向の重心値の絶対値がノイズ成分光の光量を第１の受光部で受光したレーザ光の総光量で除した値になり、ノイズ成分光の発生方向と直交する方向の重心値が０になるように、第１のミラーの反射面の位置を制御する第１のミラー制御部と、
ノイズ成分光の発生方向の重心値の絶対値がノイズ成分光の光量を第２の受光部で受光したレーザ光の総光量で除した値になり、ノイズ成分光の発生方向と直交する方向の重心値が０になるように、第２のミラーの反射面の位置を制御する第２のミラー制御部と、
第１と第２のミラーによって、光軸が調整されたレーザ光を用いて、被検査試料のパターンの光学画像を取得する光学画像取得部と、
参照画像を入力し、光学画像と参照画像とを比較する比較部と、
を備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、レーザ光のｘ方向の重心は、第１と第４象限面で受光した各光量の和から第２と第３象限面で受光した各光量の和を引いた値を第１から第４象限面で受光した各光量の総光量で除した値で定義され、
レーザ光のｙ方向の重心は、第３と第４象限面で受光した各光量の和から第１と第２象限面で受光した各光量の和を引いた値を第１から第４象限面で受光した各光量の総光量で除した値で定義されると好適である。
【００１２】
また、ノイズ成分方向特定部は、第１と第２のミラーの少なくとも１つを複数の位置に移動させることで得られる移動方向におけるレーザ光の光量変化を用いて、ノイズ成分光の発生方向を特定するように構成すると好適である。
【００１３】
また、ノイズ成分方向特定部は、第１と第２のミラーの少なくとも１つを複数の位置に移動させることで得られる移動方向におけるレーザ光の光量変化を用いて、ノイズ成分光の光量を演算すると好適である。
【００１４】
本発明の一態様のパターン検査方法は、
光源からレーザ光を発生する工程と、
それぞれ反射面の位置を変更可能な第１と第２のミラーの少なくとも１つを複数の位置に移動させながら第１と第２のミラーでレーザ光を順に反射し、パターンが形成された被検査試料に照明する照明光学系と共役な位置に配置された第１の受光部により、第１と第２のミラーで反射されたレーザ光の一部を第１から第４象限の面で独立に受光する工程と、
第１と第２のミラーの少なくとも１つを複数の位置に移動させながら第１と第２のミラーでレーザ光を順に反射し、第２のミラーと共役な位置に配置された第２の受光部により、第１と第２のミラーで反射されたレーザ光の一部を第１から第４象限の面で独立に受光する工程と、
第１と第２の受光部の少なくとも１つが受光したレーザ光の光量を用いて、光源からレーザ光と供に発生するノイズ成分光の発生方向を特定する工程と、
第１と第２の受光部の少なくとも１つが受光したレーザ光の光量を用いて、ノイズ成分光の光量を演算する工程と、
第１と第２の受光部が受光した各レーザ光の重心をそれぞれ演算する工程と、
ノイズ成分光の発生方向の重心値の絶対値がノイズ成分光の光量を第１の受光部で受光したレーザ光の総光量で除した値になり、ノイズ成分光の発生方向と直交する方向の重心値が０になるように、第１のミラーの反射面の位置を制御する工程と、
ノイズ成分光の発生方向の重心値の絶対値がノイズ成分光の光量を第２の受光部で受光したレーザ光の総光量で除した値になり、ノイズ成分光の発生方向と直交する方向の重心値が０になるように、第２のミラーの反射面の位置を制御する工程と、
第１と第２のミラーによって、光軸が調整された前記レーザ光を用いて、被検査試料のパターンの光学画像を取得する工程と、
参照画像を入力し、光学画像と参照画像とを比較する工程と、
を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ノイズ成分光を除いてレーザ光の光軸を調整できる。よって、かかる光軸が調整されたレーザ光を照明光として用いてパターン検査を行うことで高精度な検査ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施の形態１におけるパターン検査装置の一部の構成を示す概念図である。
【図２】実施の形態１におけるパターン検査装置の残りの構成を示す概念図である。
【図３】実施の形態１におけるレーザ光のビームプロファイルの一例を示す図である。
【図４】実施の形態１におけるパターン検査方法の要部工程を示すフローチャート図である。
【図５】実施の形態１におけるレーザ光をｙ方向にスキャンさせた場合のフォトダイオードアレイ上の像の一例を示す概念図である。
【図６】実施の形態１におけるレーザ光をｘ方向にスキャンさせた場合のフォトダイオードアレイ上の像の一例を示す概念図である。
【図７】実施の形態１におけるフォトダイオードアレイで測定される総光量で示すビームプロファイルの一例を示す図である。
【図８】実施の形態１におけるレーザ光をｘ方向にスキャンさせた場合のフォトダイオードアレイ上の像の他の一例を示す概念図である。
【図９】実施の形態１におけるレーザ光をｙ方向にスキャンさせた場合のフォトダイオードアレイ上の像の他の一例を示す概念図である。
【図１０】実施の形態１における光学画像の取得手順を説明するための図である。
【図１１】別の光学画像取得手法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１におけるパターン検査装置の一部の構成を示す概念図である。図２は、実施の形態１におけるパターン検査装置の残りの構成を示す概念図である。図１，２において、マスク等の基板を試料として、かかる試料の欠陥を検査するパターン検査装置１００は、光源１０３と光軸調整部１７２と照明光学系１７０と光学画像取得部１５０と制御回路１６０を備えている。光軸調整部１７２は、ミラー２０２，２０４、ハーフミラー２３０，２３２、ミラー２３４、駆動機構２２２，２２４、及びフォトダイオードアレイ２１２，２１４を備えている。光学画像取得部１５０は、ＸＹθテーブル１０２、拡大光学系１０４、フォトダイオードアレイ１０５、センサ回路１０６、レーザ測長システム１２２、及びオートローダ１３０を備えている。制御回路１６０では、コンピュータとなる制御計算機１１０が、データ伝送路となるバス１２０を介して、位置回路１０７、比較部の一例となる比較回路１０８、展開回路１１１、参照回路１１２、オートローダ制御回路１１３、テーブル制御回路１１４、記憶装置の一例となる磁気ディスク装置１０９、磁気テープ装置１１５、フレキシブルディスク装置（ＦＤ）１１６、ＣＲＴ１１７、パターンモニタ１１８、プリンタ１１９、ミラー制御回路１２１，１２２、測定回路１２４，１２６、記憶装置の一例となる磁気ディスク装置１４０、ノイズ方向特定回路１２８、ノイズ光量演算回路１３０、重心演算回路１３２、判定回路１３４、及び、光軸調整回路１３６に接続されている。
【００１８】
また、フォトダイオードアレイ２１２の入射面は、照明光学系１７０への入射面と共役な関係となる位置に配置される。フォトダイオードアレイ２１４の入射面は、ミラー２０４の反射面と共役な関係となる位置に配置される。具体的には、レーザ光源１０３から発生したレーザ光は、ミラー２０２で反射され、続いてミラー２０４で反射される。反射されたレーザ光は、ハーフミラー２３０で一部が分岐され、残りが照明光学系１７０へと入射される。ハーフミラー２３０で分岐されたレーザ光の一部の光線は、さらに、ハーフミラー２３２で分岐され、一部の光線がフォトダイオードアレイ２１４で受光される。ハーフミラー２３２を通過した残りの光線はミラー２３４で反射され、フォトダイオードアレイ２１２で受光される。また、ミラー２０２の反射面は、サーボモータ等を用いた駆動機構２２２によって例えば２軸方向に移動させられるように構成される。同様に、ミラー２０４の反射面は、サーボモータ等を用いた駆動機構２２４によって例えば２軸方向に移動させられるように構成される。ミラー２０２，２０４の反射面の位置を制御することで、照明光学系１７０に入射するレーザ光の光軸がずれないように調整する。
【００１９】
また、ＸＹθテーブル１０２は、Ｘ軸モータ、Ｙ軸モータ、θ軸モータにより駆動される。図１，２では、本実施の形態１を説明する上で必要な構成部分について記載している。パターン検査装置１００にとって、通常、必要なその他の構成が含まれても構わないことは言うまでもない。
【００２０】
図３は、実施の形態１におけるレーザ光のビームプロファイルの一例を示す図である。図３において、縦軸は光強度、横軸は位置を示している。光源１０３から発生するレーザ光には、本来使用したいメインのレーザ光２０以外に、ノイズ成分光１０が一緒に発生する場合がある。レーザ光２０とノイズ成分光１０を区別せずに光軸を調整しようとすると、レーザ光２０とノイズ成分光１０の合成光の重心を光軸に合わせる結果となってしまう。そのため、本来使用したいレーザ光２０の重心が光軸からずれてしまい、以降の光学系に入射した際にレーザ光２０の一部が照明に使用されなくなってしまう（或いは、光がけられてしまうともいう）。その結果、光量のロスが生じる。そこで、実施の形態１では、かかるノイズ成分光１０の発生方向と光量を特定し、ノイズ成分光１０を除いた本来使用したいレーザ光２０の重心を光軸に調整する。
【００２１】
図４は、実施の形態１におけるパターン検査方法の要部工程を示すフローチャート図である。図４において、ｙ方向走査（スキャン）工程（Ｓ１０２）と、光量測定工程（Ｓ１０４）と、ｘ方向走査（スキャン）工程（Ｓ１０６）と、光量測定工程（Ｓ１０８）と、ノイズ光方向特定工程（Ｓ１１４）と、ノイズ光量演算工程（Ｓ１１６）と、重心演算工程（Ｓ１１８）と、判定工程（Ｓ１２０）と、光軸調整工程（Ｓ１２２）と、パターン検査工程（Ｓ１３０）といった一連の工程を実施する。図４では、ｙ方向走査（スキャン）工程（Ｓ１０２）及び光量測定工程（Ｓ１０４）の組を実施した後、ｘ方向走査（スキャン）工程（Ｓ１０６）及び光量測定工程（Ｓ１０８）の組を実施しているが、これに限るものではない。ｙ方向走査（スキャン）工程（Ｓ１０２）及び光量測定工程（Ｓ１０４）の組と、ｘ方向走査（スキャン）工程（Ｓ１０６）及び光量測定工程（Ｓ１０８）の組は、どちらを先におこなっても構わない。また、ノイズ光方向特定工程（Ｓ１１４）とノイズ光量演算工程（Ｓ１１６）についても順序はどちらが先でもよい。
【００２２】
ｙ方向走査（スキャン）工程（Ｓ１０２）として、光源１０３からレーザ光を発生させる。そして、光軸調整回路１３６は、それぞれ反射面の位置を変更可能なミラー２０２，２０４の少なくとも１つをｙ方向に向かって複数の位置に移動させながらミラー２０２，２０４でレーザ光を順に反射し、レーザ光をフォトダイオードアレイ２１２，２１４の受光面上を走査させる。
【００２３】
図５は、実施の形態１におけるレーザ光をｙ方向にスキャンさせた場合のフォトダイオードアレイ上の像の一例を示す概念図である。図５では、例えば、レーザ光２０に対して、ｙ方向にノイズ成分光１０が発生している場合を示している。ここで、フォトダイオードアレイ２１２（第１の受光部の一例）は、縦横２×２の配列で４つの受光素子３０，３２，３４，３６が並ぶように構成される。４つの受光素子３０，３２，３４，３６は、第１から第４象限の面で独立に光を受光する。そして、受光素子３０は、フォトダイオードアレイ２１２の中心を基準位置（ｘ，ｙ＝０）として、−ｘ，＋ｙの正の領域（第２象限：Ａで示す領域）の面に入射する光の光量を受光する。受光素子３２は、−ｘ，−ｙの正の領域（第３象限：Ｂで示す領域）の面に入射する光の光量を受光する。受光素子３４は、＋ｘ，＋ｙの正の領域（第１象限：Ｃで示す領域）の面に入射する光の光量を受光する。受光素子３６は、＋ｘ，−ｙの正の領域（第４象限：Ｄで示す領域）の面に入射する光の光量を受光する。同様に、フォトダイオードアレイ２１４（第２の受光部の一例）は、縦横２×２の配列で４つの受光素子４０，４２，４４，４６が並ぶように構成される。４つの受光素子４０，４２，４４，４６は、第１から第４象限の面で独立に光を受光する。そして、受光素子４０は、フォトダイオードアレイ２１２の中心を基準位置（ｘ，ｙ＝０）として、−ｘ，＋ｙの正の領域（第２象限：Ａで示す領域）の面に入射する光の光量を受光する。受光素子４２は、−ｘ，−ｙの正の領域（第３象限：Ｂで示す領域）の面に入射する光の光量を受光する。受光素子４４は、＋ｘ，＋ｙの正の領域（第１象限：Ｃで示す領域）の面に入射する光の光量を受光する。受光素子４６は、＋ｘ，−ｙの正の領域（第４象限：Ｄで示す領域）の面に入射する光の光量を受光する。
【００２４】
ここでは、フォトダイオードアレイ２１２について、４つのフォトダイオードを受光素子３０，３２，３４，３６として組み合わせているが、これに限るものではなく、受光面を４分割した領域で独立に光量を計測できる受光機構であれば構わない。フォトダイオードアレイ２１４についても同様である。
【００２５】
光軸調整回路１３６は、例えば、ミラー制御回路１２１を制御して、駆動機構２２４にミラー２０４の反射面の位置を移動させる。その際、まずは、光源１０３から発生した光（レーザ光２０とノイズ成分光１０の両方）が例えばフォトダイオードアレイ２１２で全く検出できない−ｙ方向の位置から順にｙ方向に向かって光が移動するように走査する。或いは＋ｙ方向の位置から順に−ｙ方向に向かって光が移動するように走査してもよい。例えば、ｙ方向に向かって複数の位置にステップ送りするように走査する。これにより、光源１０３から発生した光（レーザ光２０とノイズ成分光１０の両方）が、全く検知されない位置から、順に、ノイズ成分光１０だけが受光素子３２，３６（Ｂ，Ｄ）で光量が検出される。続いて、ノイズ成分光１０とレーザ光２０の両方が受光素子３２，３６（Ｂ，Ｄ）で光量が検出される。続いて、ノイズ成分光１０だけが受光素子３０，３４（Ａ，Ｃ）で光量が検出され、レーザ光２０だけが受光素子３２，３６（Ｂ，Ｄ）で光量が検出される。続いて、ノイズ成分光１０とレーザ光２０の一部が受光素子３０，３４（Ａ，Ｃ）で光量が検出され、レーザ光２０の残部が受光素子３２，３６（Ｂ，Ｄ）で光量が検出される。続いて、ノイズ成分光１０とレーザ光２０の両方が受光素子３０，３４（Ａ，Ｃ）で光量が検出される。続いて、レーザ光２０だけが受光素子３０，３４（Ａ，Ｃ）で光量が検出される。そして、最後にレーザ光２０とノイズ成分光１０の両方が、全く検知されなくなる。フォトダイオードアレイ２１２の代わりにフォトダイオードアレイ２１４であっても同様である。
【００２６】
光量測定工程（Ｓ１０４）として、測定回路１２６は、受光素子３０，３２，３４，３６を使ってｙ方向に走査された各位置での光量を測定する。具体的には、受光素子３０，３２，３４，３６は、ｙ方向に走査された各位置での光をそれぞれ受光し、受光した光量を光電変換して、測定回路１２６に出力する。そして、光軸調整回路１３６は、測定回路１２６で測定された各位置での光量をミラー２０２の反射面の位置と相対させて記憶装置１４０に格納する。同様に、測定回路１２４は、受光素子４０，４２，４４，４６を使ってｙ方向に走査された各位置での光量を測定する。具体的には、受光素子４０，４２，４４，４６は、ｙ方向に走査された各位置での光をそれぞれ受光し、受光した光量を光電変換して、測定回路１２４に出力する。そして、光軸調整回路１３６は、測定回路１２４で測定された各位置での光量をミラー２０２の反射面の位置と相対させて記憶装置１４０に格納する。
【００２７】
次に、ｘ方向走査（スキャン）工程（Ｓ１０６）として、光軸調整回路１３６は、それぞれ反射面の位置を変更可能なミラー２０２，２０４の少なくとも１つをｘ方向に向かって複数の位置に移動させながらミラー２０２，２０４でレーザ光を順に反射し、レーザ光をフォトダイオードアレイ２１２，２１４の受光面上を走査させる。
【００２８】
図６は、実施の形態１におけるレーザ光をｘ方向にスキャンさせた場合のフォトダイオードアレイ上の像の一例を示す概念図である。図６では、図５と同様、例えば、レーザ光２０に対して、ｙ方向にノイズ成分光１０が発生している場合を示している。
【００２９】
光軸調整回路１３６は、例えば、ミラー制御回路１２１を制御して、駆動機構２２４にミラー２０４の反射面の位置を移動させる。その際、まずは、光源１０３から発生した光（レーザ光２０とノイズ成分光１０の両方）が例えばフォトダイオードアレイ２１２で全く検出できない−ｘ方向の位置から順にｘ方向に向かって光が移動するように走査する。或いは＋ｘ方向の位置から順に−ｘ方向に向かって光が移動するように走査してもよい。例えば、ｘ方向に向かって複数の位置にステップ送りするように走査する。これにより、光源１０３から発生した光（レーザ光２０とノイズ成分光１０の両方）が、全く検知されない位置から、順に、レーザ光２０とノイズ成分光１０の両方が受光素子３０，３２（Ａ，Ｂ）で光量が検出される。或いは、レーザ光２０の一部とノイズ成分光１０の両方が受光素子３０に、レーザ光２０の残部が受光素子３２に検出される。続いて、レーザ光２０とノイズ成分光１０の両方が受光素子３０，３２，３４，３６（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）で光量が検出される。或いは、レーザ光２０の一部とノイズ成分光１０の両方が３０，３４に、レーザ光２０の残部が受光素子３２，３６に検出される。続いて、レーザ光２０とノイズ成分光１０の両方が受光素子３３，３６（Ｃ，Ｄ）で光量が検出される。或いは、レーザ光２０の一部とノイズ成分光１０の両方が受光素子３４に、レーザ光２０の残部が受光素子３６に検出される。そして、最後にレーザ光２０とノイズ成分光１０の両方が、全く検知されなくなる。フォトダイオードアレイ２１２の代わりにフォトダイオードアレイ２１４であっても同様である。
【００３０】
光量測定工程（Ｓ１０８）として、測定回路１２６は、受光素子３０，３２，３４，３６を使ってｘ方向に走査された各位置での光量を測定する。具体的には、受光素子３０，３２，３４，３６は、ｘ方向に走査された各位置での光をそれぞれ受光し、受光した光量を光電変換して、測定回路１２６に出力する。そして、光軸調整回路１３６は、測定回路１２６で測定された各位置での光量をミラー２０２の反射面の位置と相対させて記憶装置１４０に格納する。同様に、測定回路１２４は、受光素子４０，４２，４４，４６を使ってｘ方向に走査された各位置での光量を測定する。具体的には、受光素子４０，４２，４４，４６は、ｘ方向に走査された各位置での光をそれぞれ受光し、受光した光量を光電変換して、測定回路１２４に出力する。そして、光軸調整回路１３６は、測定回路１２４で測定された各位置での光量をミラー２０２の反射面の位置と相対させて記憶装置１４０に格納する。
【００３１】
以上のようにして、記憶装置１４０には、ｘ，ｙ方向にスキャンした場合のフォトダイオードアレイ２１２，２１４が受光した光量がミラー２０２の反射面の位置に相対させて格納される。
【００３２】
ここでは、ミラー２０２の反射面の位置を移動させたが、これに限るものではない。ミラー２０２の代わりに、ミラー２０４の反射面の位置を移動させて同様に測定してもよい。或いは、ミラー２０２，２０４の両方の反射面の位置を移動させて同様に測定してもよい。また、ｘ，ｙ方向へ走査した際の測定データを、フォトダイオードアレイ２１２，２１４の両方で測定したが、これに限るものではない。フォトダイオードアレイ２１２，２１４のいずれか一方で測定するだけでもよい。
【００３３】
図７は、実施の形態１におけるフォトダイオードアレイで測定される総光量で示すビームプロファイルの一例を示す図である。図７では、レーザ光２０に対して、ｙ方向にノイズ成分光１０が発生している場合に、ｙ方向に光をスキャンさせた場合のビームプロファイルの一例が示されている。縦軸は光量、横軸はｙ方向位置を示す。図７に示すように、ｙ位置の移動に伴って、まずは、ノイズ成分光１０の光量が測定され、続いて、ノイズ成分光１０の光量にレーザ光２０の光量が加算されていく。そして、レーザ光２０とノイズ成分光１０の両方の光量の総和となり、ノイズ成分光１０の光量が減っていく。そして、最後にレーザ光２０の光量が減少していく。
【００３４】
図８は、実施の形態１におけるレーザ光をｘ方向にスキャンさせた場合のフォトダイオードアレイ上の像の他の一例を示す概念図である。図８では、例えば、レーザ光２０に対して、ｘ方向にノイズ成分光１０が発生している場合を示している。
【００３５】
図９は、実施の形態１におけるレーザ光をｙ方向にスキャンさせた場合のフォトダイオードアレイ上の像の他の一例を示す概念図である。図８では、図７と同様、例えば、レーザ光２０に対して、ｘ方向にノイズ成分光１０が発生している場合を示している。
【００３６】
図８，９に示すように、ｘ方向にノイズ成分光１０が発生している場合、ｘ方向に走査した際、以下のようになる。かかる場合には、図８に示すように、光源１０３から発生した光（レーザ光２０とノイズ成分光１０の両方）が、全く検知されない位置から、順に、ノイズ成分光１０だけが受光素子３０，３２（Ａ，Ｂ）で光量が検出される。続いて、ノイズ成分光１０とレーザ光２０の両方が受光素子３０，３２（Ａ，Ｂ）で光量が検出される。続いて、ノイズ成分光１０だけが受光素子３４，３６（Ｃ，Ｄ）で光量が検出され、レーザ光２０だけが受光素子３０，３２（Ａ，Ｂ）で光量が検出される。続いて、ノイズ成分光１０とレーザ光２０の一部が受光素子３４，３６（Ｃ，Ｄ）で光量が検出され、レーザ光２０の残部が受光素子３０，３２（Ａ，Ｂ）で光量が検出される。続いて、ノイズ成分光１０とレーザ光２０の両方が受光素子３４，３６（Ｃ，Ｄ）で光量が検出される。続いて、レーザ光２０だけが受光素子３４，３６（Ｃ，Ｄ）で光量が検出される。そして、最後にレーザ光２０とノイズ成分光１０の両方が、全く検知されなくなる。フォトダイオードアレイ２１２の代わりにフォトダイオードアレイ２１４であっても同様である。そして、同様に、測定回路１２６は、受光素子３０，３２，３４，３６を使ってｘ方向に走査された各位置での光量を測定する。測定回路１２４は、受光素子４０，４２，４４，４６を使ってｘ方向に走査された各位置での光量を測定する。そして、光軸調整回路１３６は、測定回路１２４，１２６で測定された各位置での光量をミラー２０２の反射面の位置と相対させて記憶装置１４０に格納する。
【００３７】
図８，９に示すように、ｘ方向にノイズ成分光１０が発生している場合、ｙ方向に走査した際、以下のようになる。かかる場合には、図９に示すように、光源１０３から発生した光（レーザ光２０とノイズ成分光１０の両方）が、全く検知されない位置から、順に、レーザ光２０とノイズ成分光１０の両方が受光素子３２，３６（Ｂ，Ｄ）で光量が検出される。或いは、レーザ光２０の一部とノイズ成分光１０の両方が受光素子３６に、レーザ光２０の残部が受光素子３２に検出される。続いて、レーザ光２０とノイズ成分光１０の両方が受光素子３０，３２，３４，３６（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）で光量が検出される。或いは、レーザ光２０の一部とノイズ成分光１０の両方が３４，３６に、レーザ光２０の残部が受光素子３０，３２に検出される。続いて、レーザ光２０とノイズ成分光１０の両方が受光素子３０，３４（Ａ，Ｃ）で光量が検出される。或いは、レーザ光２０の一部とノイズ成分光１０の両方が受光素子３４に、レーザ光２０の残部が受光素子３０に検出される。そして、最後にレーザ光２０とノイズ成分光１０の両方が、全く検知されなくなる。フォトダイオードアレイ２１２の代わりにフォトダイオードアレイ２１４であっても同様である。そして、同様に、測定回路１２６は、受光素子３０，３２，３４，３６を使ってｘ方向に走査された各位置での光量を測定する。測定回路１２４は、受光素子４０，４２，４４，４６を使ってｘ方向に走査された各位置での光量を測定する。そして、光軸調整回路１３６は、測定回路１２４，１２６で測定された各位置での光量をミラー２０２の反射面の位置と相対させて記憶装置１４０に格納する。
【００３８】
ノイズ光方向特定工程（Ｓ１１４）として、ノイズ方向特定回路１２８は、記憶装置１４０に格納されたｘ，ｙ方向の測定データを読み出し、フォトダイオードアレイ２１２，２１４の少なくとも１つが受光したレーザ光の光量を用いて、光源１０３からレーザ光２０と供に発生するノイズ成分光１０の発生方向を特定する。具体的には、ノイズ方向特定回路１２８は、ノイズ成分方向特定部の一例である。ノイズ方向特定回路１２８は、ミラー２０２，２０４の少なくとも１つを複数の位置に移動させることで得られる移動方向におけるレーザ光の光量変化を用いて、ノイズ成分光の発生方向を特定する。さらに具体的に言えば、測定データから、例えば、ｙ方向にノイズ成分光１０が発生している場合には、図７に示したようなビームプロファイルが得られる。例えば、ｘ方向にノイズ成分光１０が発生している場合には、図７の横軸をｘ位置と読み替えたビームプロファイルが得られる。また、例えば、−ｙ方向にノイズ成分光１０が発生している場合には、図７に示したようなビームプロファイルを左右反転させたビームプロファイルが得られる。また、例えば、−ｘ方向にノイズ成分光１０が発生している場合には、図７の横軸をｘ位置と読み替えたビームプロファイルを左右反転させたビームプロファイルが得られる。このように測定データから得られるビームプロファイルの光量変化からノイズ成分光１０の発生方向を特定できる。具体的には、図７の例では、ｙ位置の移動に伴って、まずは、ノイズ成分光１０の光量が測定され、続いて、ノイズ成分光１０の光量にレーザ光２０の光量が加算されていく。よって、ノイズ成分光１０がレーザ光２０に対してｙ方向に位置していることがわかる。よって、ノイズ成分光１０の発生方向はｙ方向であることを特定できる。逆に、ｙ位置の移動に伴って、レーザ光２０とノイズ成分光１０の両方の光量の総和の状態からノイズ成分光１０の光量が減っていき、その後レーザ光２０の光量が減少していけば、ノイズ成分光１０がレーザ光２０に対して−ｙ方向に位置していることがわかる。よって、ノイズ成分光１０の発生方向は−ｙ方向であることを特定できる。
【００３９】
同様に、ｘ位置の移動に伴って、まずは、ノイズ成分光１０の光量が測定され、続いて、ノイズ成分光１０の光量にレーザ光２０の光量が加算されていく場合、ノイズ成分光１０がレーザ光２０に対してｘ方向に位置していることがわかる。よって、ノイズ成分光１０の発生方向はｘ方向であることを特定できる。逆に、ｘ位置の移動に伴って、レーザ光２０とノイズ成分光１０の両方の光量の総和の状態からノイズ成分光１０の光量が減っていき、その後レーザ光２０の光量が減少していけば、ノイズ成分光１０がレーザ光２０に対して−ｘ方向に位置していることがわかる。よって、ノイズ成分光１０の発生方向は−ｘ方向であることを特定できる。
【００４０】
ノイズ光量演算工程（Ｓ１１６）として、ノイズ光量演算回路１３０は、フォトダイオードアレイ２１２，２１４の少なくとも１つが受光したレーザ光の光量を用いて、ノイズ成分光１０の光量を演算する。ノイズ光量演算回路１３０は、ノイズ成分光量演算部の一例である。具体的には、ノイズ光量演算回路１３０は、ミラー２０２，２０４の少なくとも１つを複数の位置に移動させることで得られる移動方向におけるレーザ光の光量変化を用いて、ノイズ成分光１０の光量を演算する。さらに具体的には、ノイズ成分光１０の発生方向はｙ方向である場合、図７に示したように、フォトダイオードアレイ２１２が受光した総光量としいて、まずは、ノイズ成分光１０の光量ΔＬ０が検出される。よって、かかる光量ΔＬ０を求めればよい。或いは、ｙ位置の移動に伴って、レーザ光２０とノイズ成分光１０の両方の光量の総和Ｌ１の状態からノイズ成分光１０の光量ΔＬ０が減ることからも光量ΔＬ０を演算できる。
【００４１】
以上のようにして、ノイズ成分光１０の発生方向と光量を取得することができる。実施の形態１では、かかる情報を用いて、ノイズ成分光１０の影響を排除したレーザ光２０の光軸調整を行なう。
【００４２】
重心演算工程（Ｓ１１８）として、重心演算回路１３２は、フォトダイオードアレイ２１２，２１４が受光した各レーザ光の重心をそれぞれ演算する。重心演算回路１３２は、重心演算部の一例である。具体的には、ｘ方向の重心とｙ方向の重心を演算する。レーザ光のｘ方向の重心Ｇｘは、第１と第４象限面（Ｃ，Ｄ）で受光した各光量の和から第２と第３象限面（Ａ，Ｂ）で受光した各光量の和を引いた値を第１から第４象限面（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）で受光した各光量の総光量で除した値で定義され、以下の式１で表現できる。レーザ光のｙ方向の重心Ｇｙは、第３と第４象限面（Ｂ，Ｄ）で受光した各光量の和から第１と第２象限面（Ｃ，Ａ）で受光した各光量の和を引いた値を第１から第４象限面（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）で受光した各光量の総光量で除した値で定義され、以下の式２で表現できる。
（１） Ｇｘ＝｛（Ｌｃ＋Ｌｄ）−（Ｌａ＋Ｌｂ）｝／（Ｌａ＋Ｌｂ＋Ｌｃ＋Ｌｄ）
（２） Ｇｙ＝｛（Ｌｂ＋Ｌｄ）−（Ｌａ＋Ｌｃ）｝／（Ｌａ＋Ｌｂ＋Ｌｃ＋Ｌｄ）
【００４３】
Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃ，Ｌｄは、それぞれ、第２象限（Ａ）の光量、第３象限（Ｂ）の光量、第１象限（Ｃ）の光量、第４象限（Ｄ）の光量を示す。ここで、Ｇｘ＝０及びＧｙ＝０となるように、ミラー２０２，２０４の反射面の位置を制御すればレーザ光２０のビーム形状の重心を光軸に合わせることができそうである。しかし、実際には、上述したように、ノイズ成分光１０も同時に発生しているため、かかる位置は、ノイズ成分光１０の影響を受けた位置となる。よって、レーザ光２０のビーム形状の重心が光軸からずれてしまう。そこで、実施の形態１では、ノイズ成分光１０の発生方向の重心値がノイズ成分光１０の光量をレーザ光の総光量で除した値の絶対値になり、ノイズ成分光１０の発生方向と直交する方向の重心値が０になるように、ミラー２０２，２０４の反射面の位置を制御する。具体的には、以下のように動作する。
【００４４】
判定工程（Ｓ１２０）として、判定回路１３４は、演算されたｘ，ｙ方向の重心値Ｇｘ，Ｇｙを入力し、ノイズ成分光１０の発生方向の重心値の絶対値が、ΔＬ０／（Ｌａ＋Ｌｂ＋Ｌｃ＋Ｌｄ）であり、ノイズ成分光１０の発生方向と直交する方向の重心値が０であるかどうかを判定する。例えば、ノイズ成分光１０の発生方向がｘ方向である場合、Ｇｘ＝ΔＬ０／（Ｌａ＋Ｌｂ＋Ｌｃ＋Ｌｄ）、かつ、Ｇｙ＝０かどうかを判定する。例えば、ノイズ成分光１０の発生方向がｙ方向である場合、Ｇｘ＝０、かつ、Ｇｙ＝ΔＬ０／（Ｌａ＋Ｌｂ＋Ｌｃ＋Ｌｄ）かどうかを判定する。かかる判定は、フォトダイオードアレイ２１２，２１４の両方がそれぞれかかる条件になっているかどうかを判定する。そして、かかる条件になっていなければ、Ｓ１２２に進む。かかる条件になっていれば光軸調整終了である。
【００４５】
光軸調整工程（Ｓ１２２）として、光軸調整回路１３６は、例えば、ミラー制御回路１２１を制御して、駆動機構２２４にミラー２０４の反射面の位置を移動させる。或いは、例えば、ミラー制御回路１２２を制御して、駆動機構２２２にミラー２０２の反射面の位置を移動させる。或いは、例えば、ミラー制御回路１２１，１２２を制御して、駆動機構２２２，２２４にミラー２０２，２０４の反射面の位置を移動させる。そして、重心演算工程（Ｓ１１８）に戻り、重心演算工程（Ｓ１１８）から光軸調整工程（Ｓ１２２）までを判定工程（Ｓ１２０）における上述した条件になるまで繰り返す。
【００４６】
具体的には、ミラー制御回路１２２は、ノイズ成分光１０の発生方向の重心値の絶対値がノイズ成分光１０の光量をフォトダイオードアレイ２１２で受光したレーザ光の総光量で除した値になり、ノイズ成分光１０の発生方向と直交する方向の重心値が０になるように、ミラー２０２の反射面の位置を制御する。ミラー制御回路１２１は、第１のミラー制御部の一例である。同様に、ミラー制御回路１２２は、ノイズ成分光１０の発生方向の重心値の絶対値がノイズ成分光１０の光量をフォトダイオードアレイ２１４で受光したレーザ光の総光量で除した値になり、ノイズ成分光１０の発生方向と直交する方向の重心値が０になるように、ミラー２０４の反射面の位置を制御する。ミラー制御回路１２１は、第２のミラー制御部の一例である。
【００４７】
パターン検査工程（Ｓ１３０）として、光学画像取得部１５０は、ミラー２０２，２０４によって、光軸が調整されたレーザ光２０を用いて、被検査試料のパターンの光学画像を取得する。そして、比較回路１０８は、参照画像を入力し、光学画像と参照画像とを比較する。以下、具体的に説明する。
【００４８】
検査開始前に、まず、オートローダ制御回路１１３により制御されたオートローダ１３０により、パターン形成された被検査試料となるフォトマスク１０１は、ＸＹθ各軸のモータによって水平方向及び回転方向に移動可能に設けられたＸＹθテーブル１０２上にロードされ、そして、ＸＹθテーブル１０２上に載置される。また、フォトマスク１０１のパターン形成時に用いた設計パターンの情報（設計パターンデータ）は、装置外部からパターン検査装置１００に入力され、記憶装置（記憶部）の一例である磁気ディスク装置１０９に記憶される。
【００４９】
ＸＹθテーブル１０２は、制御計算機１１０の制御の下にテーブル制御回路１１４により駆動される。Ｘ方向、Ｙ方向、θ方向に駆動する３軸（Ｘ−Ｙ−θ）モータの様な駆動系によって移動可能となっている。これらの、Ｘモータ、Ｙモータ、θモータは、例えばステップモータを用いることができる。そして、ＸＹθテーブル１０２の移動位置はレーザ測長システム１２２により測定され、位置回路１０７に供給される。また、ＸＹθテーブル１０２上のフォトマスク１０１はオートローダ制御回路１１３により駆動されるオートローダ１３０から自動的に搬送され、検査終了後に自動的に排出されるものとなっている。また、拡大光学系１０４は、例えば圧電変換素子等によって駆動され、フォトダイオードアレイ１０５へと像の焦点が合わされる。
【００５０】
図１０は、実施の形態１における光学画像の取得手順を説明するための図である。被検査領域は、図１０に示すように、例えばＹ方向に向かって、スキャン幅Ｗの短冊状の複数の検査ストライプに仮想的に分割される。そして、更にその分割された各検査ストライプが連続的に走査されるようにＸＹθテーブル１０２の動作が制御され、Ｘ方向に移動しながら光学画像が取得される。フォトダイオードアレイ１０５では、図１０に示されるようなスキャン幅Ｗの画像を連続的に入力する。そして、第１の検査ストライプにおける画像を取得した後、第２の検査ストライプにおける画像を今度は逆方向に移動しながら同様にスキャン幅Ｗの画像を連続的に入力する。そして、第３の検査ストライプにおける画像を取得する場合には、第２の検査ストライプにおける画像を取得する方向とは逆方向、すなわち、第１の検査ストライプにおける画像を取得した方向に移動しながら画像を取得する。このように、連続的に画像を取得していくことで、無駄な処理時間を短縮することができる。ここでは、フォワード（ＦＷＤ）−バックワード（ＢＷＤ）手法を用いているが、これに限るものではなくフォワード（ＦＷＤ）−フォワード（ＦＷＤ）手法を用いても構わない。
【００５１】
フォトマスク１０１に形成されたパターンには、ＸＹθテーブル１０２の上方に配置されている上述した光源１０３によって光が照射される。光源１０３から照射されるレーザ光２０は、上述した照明光学系１７０を介してフォトマスク１０１を照射する。照明によってフォトマスク１０１を透過した光は、拡大光学系１０４を介してフォトダイオードアレイ１０５に光学像として結像し、入射する。フォトダイオードアレイ１０５上に結像されたパターンの像は、フォトダイオードアレイ１０５によって光電変換され、更にセンサ回路１０６によってＡ／Ｄ（アナログデジタル）変換される。フォトダイオードアレイ１０５には、例えばＴＤＩ（タイムディレイインテグレータ）センサのようなセンサが設置されている。以上のようにして、光学画像取得部１５０は、被検査試料の検査ストライプ毎の光学画像データ（ストライプデータ）を取得する。
【００５２】
センサ回路１０６出力された各検査ストライプの測定データ（光学画像データ）は、検査ストライプ毎に、順に、位置回路１０７から出力されたＸＹθテーブル１０２上におけるフォトマスク１０１の位置を示すデータとともに比較回路１０８に出力される。測定データは、画素毎に例えば８ビットの符号なしデータであり、各画素の明るさの階調を例えば０〜２５５で表現している。これらの光源１０３、照明光学系１７０、拡大光学系１０４、フォトダイオードアレイ１０５、及びセンサ回路１０６によって高倍率の検査光学系が構成されている。
【００５３】
展開回路１１１（参照画像作成部の一例）は、所定の領域毎に、磁気ディスク装置１０９から制御計算機１１０を通して設計パターンデータを読み出し、読み出されたフォトマスク１０１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である設計画像データ（参照画像データ）に変換（展開処理）する。所定の領域は、比較対象となる光学画像に対応する画像の領域（エリア）とすればよい。
【００５４】
設計パターンデータに定義されるパターンを構成する図形は長方形や三角形を基本図形としたもので、設計パターンデータには、例えば、図形の基準位置における座標（ｘ、ｙ）、辺の長さ、長方形や三角形等の図形種を区別する識別子となる図形コードといった情報で各パターン図形の形、大きさ、位置等を定義した図形データが格納されている。
【００５５】
かかる図形データが設計画像作成回路１１２に入力されると、図形ごとのデータにまで展開し、その図形データの図形形状を示す図形コード、図形寸法などを解釈する。そして、所定の量子化寸法のグリッドを単位とするマス目内に配置されるパターンとして２値ないしは多値の画像データを展開する。そして、展開された画像データ（展開画像データ）は、回路内の図示しないパターンメモリ、或いは磁気ディスク装置１０９内に格納される。言い換えれば、設計パターンデータを読み込み、検査領域を所定の寸法を単位とするマス目として仮想分割してできたマス目ごとに設計パターンにおける図形が占める占有率を演算し、ｎビットの占有率データを図示しないパターンメモリ、或いは磁気ディスク装置１０９に出力する。例えば、１つのマス目を１画素として設定すると好適である。そして、１画素に１／２８（＝１／２５６）の分解能を持たせるとすると、画素内に配置されている図形の領域分だけ１／２５６の小領域を割り付けて画素内の占有率を演算する。そして、展開された画像データは、各画素に対して８ビットの占有率データで定義されたエリア単位の画像データとしてパターンメモリ、或いは磁気ディスク装置１０９に格納される。
【００５６】
そして、参照回路１１２は、展開された画像データに対してデータ処理（画像処理）を行い、適切なフィルタ処理を施す。光学画像データ（測定データ）は、拡大光学系１０４の解像特性やフォトダイオードアレイ１０５のアパーチャ効果等によってフィルタが作用した状態、言い換えれば連続変化するアナログ状態にある。そのため、画像強度（濃淡値）がデジタル値の設計側のイメージデータである展開画像データにも所定のモデルに沿ったフィルタ処理を施すことにより、測定データに合わせることができる。例えば、拡大或いは縮小処理をおこなうリサイズ処理、コーナー丸め処理、或いはぼかし処理といったフィルタ処理を施す。このようにして光学画像と比較する参照画像を作成する。所定の領域は、比較対象となる光学画像に対応する画像の領域（エリア）とすればよい。作成された参照画像データは比較回路１０８に出力される。
【００５７】
そして、比較回路１０８（比較部）内では、ストライプ毎の光学画像データを読み出し、光学画像データを参照データと同じサイズの領域の画像となるように光学画像データを切り出す。そして、比較回路１０８は、所定の判定条件で、対応する光学画像データと参照データとを位置合わせをおこなってから画素毎に比較する。かかる検査手法は、ダイーツーデータベース検査である。そして、比較結果が出力される。比較結果は、磁気ディスク装置１０９、磁気テープ装置１１５、フレキシブルディスク装置（ＦＤ）１１６、ＣＲＴ１１７、パターンモニタ１１８、或いはプリンタ１１９より出力されればよい。
【００５８】
或いは、同一の設計パターンで描画された複数のパターン領域（被検査領域）が形成されているフォトマスク１０１を用いて、ダイーツーダイ検査を行なっても良い。かかる場合、例えば２つのパターン領域を合わせた全体が図１０で示した複数の検査ストライプに仮想分割される。そして、光学画像取得部１５０によって、検査ストライプ毎に光学画像データ（測定データ）が取得される。そのため、１つの検査ストライプの測定データには、２つのパターン領域の両方の画像が含まれている。そして、２つの領域の一方の画像を検査対象画像とし、他方を参照画像として、ダイーツーダイ検査を行なっても良い。
【００５９】
また、重心演算工程（Ｓ１１８）から光軸調整工程（Ｓ１２２）までの各工程は、パターン検査工程を開始した後も、パターン検査工程と並行してリアルタイムで実施すると好適である。
【００６０】
以上のように、実施の形態１では、ノイズ成分光を除いてレーザ光の光軸を調整できる。よって、レーザ光２０の光量のロスを低減できる。その結果、かかる光軸が調整されたレーザ光を照明光として用いてパターン検査を行うことで高精度な検査ができる。
【００６１】
実施の形態２．
実施の形態１では、フォトダイオードアレイ２１２，２１４の検出感度をノイズ成分光１０も検出可能な感度（図３に示した例えば光量Ｈ０が検出可能な感度）に設定したが、これに限るものではない。例えば、フォトダイオードアレイ２１２，２１４の検出感度を下げて、ノイズ成分光１０を検出できない感度（図３に示した例えば光量Ｈ１が検出可能な感度）に設定してもよい。これにより、ノイズ成分光を除いてレーザ光の光軸を調整できる。かかる場合には、図４のうち、ｙ方向走査（スキャン）工程（Ｓ１０２）からノイズ光量演算工程（Ｓ１１６）までの各工程と、判定工程（Ｓ１２０）とが不要にできる。また、光軸調整工程（Ｓ１２２）の際、ミラー制御回路１２２は、重心値が、ｘ，ｙ方向ともに０となる位置にラー２０２の反射面の位置を制御し、ミラー制御回路１２２は、重心値が、ｘ，ｙ方向ともに０となる位置にラー２０４の反射面の位置を制御すればよい。
【００６２】
図１１は、別の光学画像取得手法を説明するための図である。図２等の構成では、スキャン幅Ｗの画素数を同時に入射するフォトダイオードアレイ１０５を用いているが、これに限るものではなく、図１１に示すように、ＸＹθテーブル１０２をＸ方向に定速度で送りながら、レーザ干渉計で一定ピッチの移動を検出した毎にＹ方向に図示していないレーザスキャン光学装置でレーザビームをＹ方向に走査し、透過光或いは反射光を検出して所定の大きさのエリア毎に二次元画像を取得する手法を用いても構わない。
【００６３】
以上の説明において、「〜部」、「〜回路」或いは「〜工程」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。或いは、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により実施させても構わない。或いは、ファームウェアとの組合せでも構わない。また、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１０９、磁気テープ装置１１５、ＦＤ１１６、或いはＲＯＭ（リードオンリメモリ）等の記録媒体に記録される。例えば、位置回路１０７、比較回路１０８、展開回路１１１、参照回路１１２、オートローダ制御回路１１３、テーブル制御回路１１４、ミラー制御回路１２１，１２２、測定回路１２４，１２６、ノイズ方向特定回路１２８、ノイズ光量演算回路１３０、重心演算回路１３２、判定回路１３４、及び、光軸調整回路１３６等は、電気的回路で構成されていても良いし、制御計算機１１０によって処理することのできるソフトウェアとして実現してもよい。また電気的回路とソフトウェアの組み合わせで実現しても良い。
【００６４】
以上、具体例を参照しつつ実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、実施の形態では、透過光を用いて透過型の光学系を用いているが、反射光あるいは、透過光と反射光を同時に用いる構成としてよい。
【００６５】
また、装置構成や制御手法等、本発明の説明に直接必要しない部分等については記載を省略したが、必要とされる装置構成や制御手法を適宜選択して用いることができる。
【００６６】
その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全てのパターン検査装置或いはパターン検査方法は、本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００６７】
１０ ノイズ成分光
２０ レーザ光
３０，３２，３４，３６，４０，４２，４４，４６ 受光素子
１００ パターン検査装置
１０１ フォトマスク
１０２ ＸＹθテーブル
１０３ 光源
１０４ 拡大光学系
１０５ フォトダイオードアレイ
１０６ センサ回路
１０７ 位置回路
１０８ 比較回路
１０９，１４０ 磁気ディスク装置
１１０ 制御計算機
１１２ 設計画像作成回路
１１５ 磁気テープ装置
１２０ バス
１２１，１２２ ミラー制御回路
１２４，１２６ 測定回路
１２８ ノイズ方向特定回路
１３０ ノイズ光量演算回路
１３２ 重心演算回路
１３４ 判定回路
１３６ 光軸調整回路
１５０ 光学画像取得部
１６０ 制御回路
１７０ 照明光学系
１７２ 光軸調整部
２０２，２０４ ミラー
２３０，２３２ ハーフミラー
２３４ ミラー
２２２，２２４ 駆動機構
２１２，２１４ フォトダイオードアレイ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を発生する光源と、
前記レーザ光を順に反射して、前記レーザ光の光軸を調整する、それぞれ反射面の位置を変更可能な第１と第２のミラーと、
前記第１と第２のミラーで反射された前記レーザ光の一部を分岐するハーフミラーと、
前記ハーフミラーで分岐されなかった残りのレーザ光を、パターンが形成された被検査試料に照明する照明光学系と、
前記照明光学系と共役な位置に配置され、前記ハーフミラーで分岐された前記レーザ光の一部を第１から第４象限の面で独立に受光する、第１の受光部と、
前記第２のミラーと共役な位置に配置され、前記ハーフミラーで分岐された前記レーザ光の一部を第１から第４象限の面で独立に受光する、第２の受光部と、
前記第１と第２の受光部の少なくとも１つが受光したレーザ光の光量を用いて、前記光源から前記レーザ光と供に発生するノイズ成分光の発生方向を特定するノイズ成分方向特定部と、
前記第１と第２の受光部の少なくとも１つが受光したレーザ光の光量を用いて、前記ノイズ成分光の光量を演算するノイズ成分光量演算部と、
前記第１と第２の受光部が受光した各レーザ光の重心をそれぞれ演算する重心演算部と、
前記ノイズ成分光の発生方向の重心値の絶対値が前記ノイズ成分光の光量を第１の受光部で受光したレーザ光の総光量で除した値になり、前記ノイズ成分光の発生方向と直交する方向の重心値が０になるように、前記第１のミラーの反射面の位置を制御する第１のミラー制御部と、
前記ノイズ成分光の発生方向の重心値の絶対値が前記ノイズ成分光の光量を第２の受光部で受光したレーザ光の総光量で除した値になり、前記ノイズ成分光の発生方向と直交する方向の重心値が０になるように、前記第２のミラーの反射面の位置を制御する第２のミラー制御部と、
前記第１と第２のミラーによって、光軸が調整された前記レーザ光を用いて、前記被検査試料のパターンの光学画像を取得する光学画像取得部と、
参照画像を入力し、前記光学画像と前記参照画像とを比較する比較部と、
を備えたことを特徴とするパターン検査装置。
【請求項２】
レーザ光のｘ方向の重心は、第１と第４象限面で受光した各光量の和から第２と第３象限面で受光した各光量の和を引いた値を第１から第４象限面で受光した各光量の総光量で除した値で定義され、
レーザ光のｙ方向の重心は、第３と第４象限面で受光した各光量の和から第１と第２象限面で受光した各光量の和を引いた値を第１から第４象限面で受光した各光量の総光量で除した値で定義されることを特徴とする請求項１記載のパターン検査装置。
【請求項３】
前記ノイズ成分方向特定部は、前記第１と第２のミラーの少なくとも１つを複数の位置に移動させることで得られる移動方向におけるレーザ光の光量変化を用いて、ノイズ成分光の発生方向を特定することを特徴とする請求項１又は２記載のパターン検査装置。
【請求項４】
前記ノイズ成分方向特定部は、前記第１と第２のミラーの少なくとも１つを複数の位置に移動させることで得られる移動方向におけるレーザ光の光量変化を用いて、前記ノイズ成分光の光量を演算することを特徴とする請求項１〜３いずれか記載のパターン検査装置。
【請求項５】
光源からレーザ光を発生する工程と、
それぞれ反射面の位置を変更可能な第１と第２のミラーの少なくとも１つを複数の位置に移動させながら前記第１と第２のミラーでレーザ光を順に反射し、パターンが形成された被検査試料に照明する照明光学系と共役な位置に配置された第１の受光部により、前記第１と第２のミラーで反射された前記レーザ光の一部を第１から第４象限の面で独立に受光する工程と、
前記第１と第２のミラーの少なくとも１つを複数の位置に移動させながら前記第１と第２のミラーでレーザ光を順に反射し、前記第２のミラーと共役な位置に配置された第２の受光部により、前記第１と第２のミラーで反射された前記レーザ光の一部を第１から第４象限の面で独立に受光する工程と、
前記第１と第２の受光部の少なくとも１つが受光したレーザ光の光量を用いて、前記光源から前記レーザ光と供に発生するノイズ成分光の発生方向を特定する工程と、
前記第１と第２の受光部の少なくとも１つが受光したレーザ光の光量を用いて、前記ノイズ成分光の光量を演算する工程と、
前記第１と第２の受光部が受光した各レーザ光の重心をそれぞれ演算する工程と、
前記ノイズ成分光の発生方向の重心値の絶対値が前記ノイズ成分光の光量を第１の受光部で受光したレーザ光の総光量で除した値になり、前記ノイズ成分光の発生方向と直交する方向の重心値が０になるように、前記第１のミラーの反射面の位置を制御する工程と、
前記ノイズ成分光の発生方向の重心値の絶対値が前記ノイズ成分光の光量を第２の受光部で受光したレーザ光の総光量で除した値になり、前記ノイズ成分光の発生方向と直交する方向の重心値が０になるように、前記第２のミラーの反射面の位置を制御する工程と、
前記第１と第２のミラーによって、光軸が調整された前記レーザ光を用いて、前記被検査試料のパターンの光学画像を取得する工程と、
参照画像を入力し、前記光学画像と前記参照画像とを比較する工程と、
を備えたことを特徴とするパターン検査方法。
【請求項１】
レーザ光を発生する光源と、
前記レーザ光を順に反射して、前記レーザ光の光軸を調整する、それぞれ反射面の位置を変更可能な第１と第２のミラーと、
前記第１と第２のミラーで反射された前記レーザ光の一部を分岐するハーフミラーと、
前記ハーフミラーで分岐されなかった残りのレーザ光を、パターンが形成された被検査試料に照明する照明光学系と、
前記照明光学系と共役な位置に配置され、前記ハーフミラーで分岐された前記レーザ光の一部を第１から第４象限の面で独立に受光する、第１の受光部と、
前記第２のミラーと共役な位置に配置され、前記ハーフミラーで分岐された前記レーザ光の一部を第１から第４象限の面で独立に受光する、第２の受光部と、
前記第１と第２の受光部の少なくとも１つが受光したレーザ光の光量を用いて、前記光源から前記レーザ光と供に発生するノイズ成分光の発生方向を特定するノイズ成分方向特定部と、
前記第１と第２の受光部の少なくとも１つが受光したレーザ光の光量を用いて、前記ノイズ成分光の光量を演算するノイズ成分光量演算部と、
前記第１と第２の受光部が受光した各レーザ光の重心をそれぞれ演算する重心演算部と、
前記ノイズ成分光の発生方向の重心値の絶対値が前記ノイズ成分光の光量を第１の受光部で受光したレーザ光の総光量で除した値になり、前記ノイズ成分光の発生方向と直交する方向の重心値が０になるように、前記第１のミラーの反射面の位置を制御する第１のミラー制御部と、
前記ノイズ成分光の発生方向の重心値の絶対値が前記ノイズ成分光の光量を第２の受光部で受光したレーザ光の総光量で除した値になり、前記ノイズ成分光の発生方向と直交する方向の重心値が０になるように、前記第２のミラーの反射面の位置を制御する第２のミラー制御部と、
前記第１と第２のミラーによって、光軸が調整された前記レーザ光を用いて、前記被検査試料のパターンの光学画像を取得する光学画像取得部と、
参照画像を入力し、前記光学画像と前記参照画像とを比較する比較部と、
を備えたことを特徴とするパターン検査装置。
【請求項２】
レーザ光のｘ方向の重心は、第１と第４象限面で受光した各光量の和から第２と第３象限面で受光した各光量の和を引いた値を第１から第４象限面で受光した各光量の総光量で除した値で定義され、
レーザ光のｙ方向の重心は、第３と第４象限面で受光した各光量の和から第１と第２象限面で受光した各光量の和を引いた値を第１から第４象限面で受光した各光量の総光量で除した値で定義されることを特徴とする請求項１記載のパターン検査装置。
【請求項３】
前記ノイズ成分方向特定部は、前記第１と第２のミラーの少なくとも１つを複数の位置に移動させることで得られる移動方向におけるレーザ光の光量変化を用いて、ノイズ成分光の発生方向を特定することを特徴とする請求項１又は２記載のパターン検査装置。
【請求項４】
前記ノイズ成分方向特定部は、前記第１と第２のミラーの少なくとも１つを複数の位置に移動させることで得られる移動方向におけるレーザ光の光量変化を用いて、前記ノイズ成分光の光量を演算することを特徴とする請求項１〜３いずれか記載のパターン検査装置。
【請求項５】
光源からレーザ光を発生する工程と、
それぞれ反射面の位置を変更可能な第１と第２のミラーの少なくとも１つを複数の位置に移動させながら前記第１と第２のミラーでレーザ光を順に反射し、パターンが形成された被検査試料に照明する照明光学系と共役な位置に配置された第１の受光部により、前記第１と第２のミラーで反射された前記レーザ光の一部を第１から第４象限の面で独立に受光する工程と、
前記第１と第２のミラーの少なくとも１つを複数の位置に移動させながら前記第１と第２のミラーでレーザ光を順に反射し、前記第２のミラーと共役な位置に配置された第２の受光部により、前記第１と第２のミラーで反射された前記レーザ光の一部を第１から第４象限の面で独立に受光する工程と、
前記第１と第２の受光部の少なくとも１つが受光したレーザ光の光量を用いて、前記光源から前記レーザ光と供に発生するノイズ成分光の発生方向を特定する工程と、
前記第１と第２の受光部の少なくとも１つが受光したレーザ光の光量を用いて、前記ノイズ成分光の光量を演算する工程と、
前記第１と第２の受光部が受光した各レーザ光の重心をそれぞれ演算する工程と、
前記ノイズ成分光の発生方向の重心値の絶対値が前記ノイズ成分光の光量を第１の受光部で受光したレーザ光の総光量で除した値になり、前記ノイズ成分光の発生方向と直交する方向の重心値が０になるように、前記第１のミラーの反射面の位置を制御する工程と、
前記ノイズ成分光の発生方向の重心値の絶対値が前記ノイズ成分光の光量を第２の受光部で受光したレーザ光の総光量で除した値になり、前記ノイズ成分光の発生方向と直交する方向の重心値が０になるように、前記第２のミラーの反射面の位置を制御する工程と、
前記第１と第２のミラーによって、光軸が調整された前記レーザ光を用いて、前記被検査試料のパターンの光学画像を取得する工程と、
参照画像を入力し、前記光学画像と前記参照画像とを比較する工程と、
を備えたことを特徴とするパターン検査方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−１７７６５０（Ｐ２０１２−１７７６５０Ａ）
【公開日】平成２４年９月１３日（２０１２．９．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４１６０３（Ｐ２０１１−４１６０３）
【出願日】平成２３年２月２８日（２０１１．２．２８）
【出願人】（５０４１６２９５８）株式会社ニューフレアテクノロジー (669)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１３日（２０１２．９．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２８日（２０１１．２．２８）
【出願人】（５０４１６２９５８）株式会社ニューフレアテクノロジー (669)
【Ｆターム（参考）】
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