パターン検査装置
【課題】パターン検査における空気揺らぎの影響を軽減する。
【解決手段】第１と第２の開口部が形成されたスリット板１１２と、スリット板１１２を介して照明光を照射する照明光学系１１０と、照明光の一部を反射し、照明光の残部をパターン形成された対象物面１３１側に通過させる半透過反射板１２３と、半透過反射板１２３で反射された第１の像と、対象物面１３１で反射された第２の像とを結像する結像光学系１４０と、第１の像の内、第１の開口部を通過した第１の部分像の変位を測定する変位計測センサ１５３と、第２の像の内、第２の開口部を通過した第２の部分像を撮像する撮像センサ１５１と、第２の部分像の光学画像と比較するための基準画像を生成する基準画像生成回路１６２と、第１の部分像の位置の変位量を演算する演算回路１６１と、第１の部分像の位置の変位量を用いて光学画像と基準画像とを比較する比較回路１６３とを備える。
【解決手段】第１と第２の開口部が形成されたスリット板１１２と、スリット板１１２を介して照明光を照射する照明光学系１１０と、照明光の一部を反射し、照明光の残部をパターン形成された対象物面１３１側に通過させる半透過反射板１２３と、半透過反射板１２３で反射された第１の像と、対象物面１３１で反射された第２の像とを結像する結像光学系１４０と、第１の像の内、第１の開口部を通過した第１の部分像の変位を測定する変位計測センサ１５３と、第２の像の内、第２の開口部を通過した第２の部分像を撮像する撮像センサ１５１と、第２の部分像の光学画像と比較するための基準画像を生成する基準画像生成回路１６２と、第１の部分像の位置の変位量を演算する演算回路１６１と、第１の部分像の位置の変位量を用いて光学画像と基準画像とを比較する比較回路１６３とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体の製造に使用されるフォトマスクやシリコンウエハの試料に形成されたパターンにおける欠陥（例えば、断線、細り、又は異物の付着）を検査するパターン検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＳＩ等の半導体装置の高集積化に伴い、レチクル等のマスクおよびシリコンウエハの微細化が進んできている。そのため、パターン検査装置にも高性能なものが求められている。検査装置としては、対象物のパターンを高精度な光学系とＣＣＤ等の撮像素子で撮像し、その撮像画像を基準画像と比較することで、欠陥を検出するものが実用化されている。
【０００３】
ここで、従来のパターン検査装置では、拡大光学系を用いてリソグラフィマスク等の試料上に形成されているパターンを所定の倍率で撮像した光学画像と、設計データ、あるいは試料上の同一パターンを撮像した光学画像と比較することにより検査を行うことが知られている（例えば特許文献１参照）。例えば、パターン検査方法として、同一マスク上の異なる場所の同一パターンを撮像した光学画像データ同士を比較する「ｄｉｅ ｔｏ ｄｉｅ検査（ダイ−ダイ検査）」法や、マスクパターンを描画する時に使用したＣＡＤデータを検査装置入力フォーマットに変換した描画データ（設計データ）をベースに比較の基準となる画像データ（基準画像データ）を生成して、それとパターンを撮像した測定データとなる光学画像データとを比較する「ｄｉｅ ｔｏ ｄａｔａｂａｓｅ検査（ダイ−データベース検査）」法がある。かかる検査装置における検査方法では、試料はステージ上に載置され、ステージが動くことによって光束が試料上を走査し、検査が行われる。試料には、光源及び照明光学系によって光束が照射される。試料を透過あるいは反射した光は光学系を介して、センサ上に結像される。センサで撮像された画像は光学画像（測定画像）データとして比較回路へ送られる。比較回路では、画像同士の位置合わせの後、基準画像データと光学画像データとを適切なアルゴリズムに従って比較し、一致しない場合には、パターン欠陥有りと判定する。
【０００４】
導体の微細化に伴い、検査装置に要求される性能が年々高くなっている。検査装置において撮像されるパターンの位置を正確に計測するためには、対象物の高精度な位置計測に加えて、光学系で生じる変位要因を除外する必要がある。対象物はＸＹ方向に駆動するステージ上を走査するが、対象物の位置はレーザ干渉計等の測長系にて計測され、基準画像との比較の際に参照される。対象物から発した光は結像系によって撮像センサ上に結像される。
【０００５】
一般的に、高解像の画像を取得するために、検査装置の撮像系は拡大系になっている。そのため、焦点距離の長いレンズを組み合わせる必要が有り、必然的に光路長が長くなる。そのため、空気揺らぎの影響を受けやすい状況になる。空気揺らぎは光路中の屈折率分布の変化に相当するため、光線を曲げる効果として働く。そのため、撮像センサ上でパターン像が変位する結果となる。この変位は基準画像と比較した際に誤差となるため、高精度の検査を妨げる要因となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２３３３４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
パターン検査において、空気の揺らぎによる検査誤差を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様のパターン検査装置は、第１と第２の開口部が形成されたスリット板と、前記スリット板を介して照明光を照射する照明光学系と、前記照明光の一部を反射し、前記照明光の残部をパターン形成された対象物面側に通過させる半透過反射板と、前記半透過反射板で反射された第１の像と、前記対象物面で反射された第２の像とを結像する結像光学系と、前記第１の像の内、前記第１の開口部を通過した第１の部分像の変位を測定する変位計測センサと、前記第２の像の内、前記第２の開口部を通過した第２の部分像を撮像する撮像センサと、前記第２の部分像の光学画像と比較するための基準画像を生成する基準画像生成回路と、前記第１の部分像の位置の変位量を演算する演算回路と、前記第１の部分像の位置の変位量を用いて、前記光学画像と前記基準画像とを比較する比較回路と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の他の態様のパターン検査装置は、第１と第２の開口部が形成されたスリット板と、前記スリット板を介して照明光を照射する照明光学系と、前記照明光を通過と反射で分岐するビームスプリッタと、前記ビームスプリッタで反射された前記照明光の一部を反射する反射板と、前記反射板で反射された第１の像と、前記ビームスプリッタを通過し、パターン形成された対象物面で反射された前記照明光の残部による第２の像とを結像する結像光学系と、前記第１の像の内、前記第１の開口部を通過した第１の部分像の変位を測定する変位計測センサと、前記第２の像の内、前記第２の開口部を通過した第２の部分像を撮像する撮像センサと、前記第２の部分像の光学画像と比較するための基準画像を生成する基準画像生成回路と、前記第１の部分像の位置の変位量を演算する演算回路と、前記第１の部分像の位置の変位量を用いて、前記光学画像と前記基準画像とを比較する比較回路と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の他の態様のパターン検査装置は、第１と第２の開口部が形成されたスリット板と、前記スリット板を介して照明光を照射する照明光学系と、前記照明光を通過と反射で分岐するビームスプリッタと、前記ビームスプリッタを通過した前記照明光の一部を反射する反射板と、前記反射板で反射された第１の像と、前記ビームスプリッタで反射され、パターン形成された対象物面で反射された前記照明光の残部による第２の像とを結像する結像光学系と、前記第１の像の内、前記第１の開口部を通過した第１の部分像の変位を測定する変位計測センサと、前記第２の像の内、前記第２の開口部を通過した第２の部分像を撮像する撮像センサと、前記第２の部分像の光学画像と比較するための基準画像を生成する基準画像生成回路と、前記変位計測センサによって測定された前記第１の部分像の位置の変位量を演算する演算回路と、前記第１の部分像の位置の変位量を用いて、前記光学画像と前記基準画像とを比較する比較回路と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の他の態様のパターン検査装置は、第１と第２の開口部が形成されたスリット板と、前記スリット板を介して照明光を照射する照明光学系と、前記照明光の一部を反射し、前記照明光の残部をパターン形成された対象物面側に通過させる第１と第２の半透過反射板と、前記第１の半透過反射板で反射された第１の像と、前記対象物面で反射された第２の像と、前記第２の半透過反射板で反射された第３の像とを結像する結像光学系と、前記第１の像の内、前記第１の開口部を通過した第１の部分像の変位を測定する第１の変位計測センサと、前記第２の像の内、前記第２の開口部を通過した第２の部分像を撮像する撮像センサと、前記第３の像の変位の内、前記第１の開口部を通過した第３の部分像を測定する第２の変位計測センサと、前記第２の部分像の光学画像と比較するための基準画像を生成する基準画像生成回路と、前記第１と第３の部分像の位置の変位量と第２の部分像の倍率変化値を演算する演算回路と、前記変位量と前記倍率変化値を用いて、前記光学画像と前記基準画像とを比較する比較回路と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の他の態様のパターン検査装置は、第１と第２の開口部が形成されたスリット板と、前記スリット板を介して照明光を照射する照明光学系と、前記照明光を通過と反射で分岐するビームスプリッタと、前記ビームスプリッタで反射された前記照明光の一部の内の一部を反射し、前記照明光の一部の内の残部を通過させる半透過反射板と、前記半透過反射板を通過した前記照明光の内の残部を反射する反射板と、前記半透過反射板で反射された第１の像と、前記ビームスプリッタを通過し、パターン形成された対象物面で反射された前記照明光の残部による第２の像と、前記反射板で反射された第３の像とを結像する結像光学系と、前記第１の像の内、前記第１の開口部を通過した第１の部分像の変位を測定する第１の変位計測センサと、前記第２の像の内、前記第２の開口部を通過した第２の部分像を撮像する撮像センサと、前記第３の像の内、前記第１の開口部を通過した第３の部分像の変位を測定する第２の変位計測センサと、前記第２の部分像の光学画像と比較するための基準画像を生成する基準画像生成回路と、前記第１と第３の部分像の位置の変位量と、前記２の部分像の倍率変化値を演算する演算回路と、記変位量と前記倍率変化値を用いて、前記光学画像と前記基準画像とを比較する比較回路と、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の他の態様のパターン検査装置は、第１と第２の開口部が形成されたスリット板と、前記スリット板を介して照明光を照射する照明光学系と、前記照明光を通過と反射で分岐するビームスプリッタと、前記ビームスプリッタを通過した前記照明光の一部の内の一部を反射し、前記照明光の一部の内の残部を通過する半透過反射板と、前記半透過反射板を通過した前記照明光の一部の内の残部を反射する反射板と、前記半透過反射板で反射された第１の像と、前記ビームスプリッタで反射され、パターン形成された対象物面で反射された前記照明光の残部による第２の像と、前記反射板で反射された第３の像とを結像する結像光学系と、前記第１の像の内、前記第１の開口部を通過した第１の部分像の変位を測定する第１の変位計測センサと、前記第２の像の内、前記第２の開口部を通過した第２の部分像を撮像する撮像センサと、前記第３の像の内、前記第１の開口部を通過した第３の部分像の変位を測定する第２の変位計測センサと、前記第２の部分像の光学画像と比較するための基準画像を生成する基準画像生成回路と、前記第１と第３の部分像の位置の変位量と前記第２の部分像の倍率変化値を演算する演算回路と、前記変位量と前記倍率変化値を用いて、前記光学画像と前記基準画像とを比較する比較回路と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
空気揺らぎによって生じる影響を低減したパターン検査をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施の形態１のパターン検査装置１００−１の概念図である。
【図２】スリット板の概念図である。
【図３】第１と第２の像を同一面上に結像させた仮想図である。
【図４】基準パターンと変位計測センサの構成概念図である。
【図５】基準パターンと変位計測センサの構成概念図である。
【図６】実施の形態２のパターン検査装置１００−２の概念図である。
【図７】実施の形態３のパターン検査装置１００−３の概念図である。
【図８】第１、第３と第２の像を同一面上に結像させた仮想図である。
【図９】実施の形態３の変形例のパターン検査装置１００−４の概念図である。
【図１０】実施の形態４のパターン検査装置２００−１の概念図である。
【図１１】実施の形態４の変形例のパターン検査装置２００−２の概念図である。
【図１２】実施の形態５のパターン検査装置２００−３の概念図である。
【図１３】実施の形態５の変形例のパターン検査装置２００−４の概念図である。
【図１４】実施の形態６のパターン検査装置３００−１の概念図である。
【図１５】実施の形態６の変形例のパターン検査装置３００−２の概念図である。
【図１６】実施の形態７のパターン検査装置３００−３の概念図である。
【図１７】実施の形態７の変形例のパターン検査装置３００−４の概念図である。
【図１８】実施の形態８のパターン検査装置４００−１の概念図である。
【図１９】実施の形態８の変形例のパターン検査装置４００−２の概念図である。
【図２０】実施の形態９のパターン検査装置４００−３の概念図である。
【図２１】実施の形態９の変形例のパターン検査装置４００−４の概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（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１００−１の概念図である。
図１において、パターン検査装置１００−１は照明用光学系１１０と、反射照明用光学系１２０と、対象物系１３０と、結像光学系１４０と、センサ系１５０と、演算回路部１６０と、記憶装置１８１と、を備える。
照明光学系１１０は光源１１１と、スリット板１１２と、対物レンズ１１３と、を備える。反射照明用光学系１２０は偏光ビームスプリッタ１２１と、λ／４板１２２と、半透過反射板１２３と、対物レンズ１２４と、を有する。
対象物系１３０はパターン形成された対象物面の変位を計測するレーザ変位計１３２を有する。
なお、パターン検査の対象はパターン形成された対象物面１３１としては、例えば半導体装置を製造する等に用いる露光用マスクが含まれる。
結像光学系１４０は結像レンズ１４１を有する。
センサ系１５０は撮像センサ１５１、変位計測センサミラー１５２，変位計測センサ１５３を有する。
演算回路部は、演算回路１６１と，基準画像生成回路１６２と、比較回路１６３と、記憶装置１８１と、を有し、これらは図示しないバスにより互いに接続されている。記憶装置１８１としては、磁気ディスク装置やメモリなどが挙げられる。
スリット板１１２は、図２のように変位計測用のスリットとなる第１の開口部（基準パターンスリット）１１２−Ａと撮像用に開口するスリットとなる第２の開口部（対象物面用スリット）１１２−Ｂとが形成されている。第１の開口部１１２−Ａは例えば十字型に開口され、第２の開口部１１２−Ｂは例えば長方形に開口される。対象物面用スリット１１２−Ｂを通過する光の光路（破線）と基準パターンスリット１１２−Ａを通過する光の光路（二点長鎖線）はほとんど同じで、互いに近傍に設置された別々のセンサで結像される。
なお、対象物面１３１の位置の変位は、例えば対象物を設置するステージのＸ−Ｙ変位を計測するレーザ変位計１３２などのセンサを用いて計測されるようにしている。
【００１７】
半透過反射板１２３とは反射性能と透過性能を併せ持ち、光の一部を反射し、反射した光の残りの全部又は一部を透過する性質を有する板（膜）である。半透過反射板として、例えば、片面ノンコートの石英板を使用することができる。片面ノンコートの石英板の他にも光の一部を反射し、残り（一部）を透過する板であれば同様に使用することができる。実施の形態１では反射率が例えば８％のものを用いているが、これに限定されず、前記変位計側センサおよび前記撮像センサの感度に応じて反射率が１％以上９９％以下、透過率が９９％以上１％以下の範囲の半透過反射板を使用しても好適である。
また、偏光ビームスプリッタ１２１とλ／４板１２２の替わりに、無偏光ビームスプリッタを使用しても良い。
【００１８】
まず、基準パターン（第１の像）の光路（二点長鎖線）について説明する。
照明光学系１１０において、第１の開口部１１２−Ａを通過した光源１１１からの照明光は対物レンズ１１３を通過する。そして、反射照明用光学系１２０では偏光ビームスプリッタ１２１で傾きをもって反射され、λ／４板１２２を通過し、半透過反射板１２３で照明光の一部が反射され、再び、反射照明用光学系１２０の、λ／４板１２２を通過し、偏光ビームスプリッタ１２１を通過する。次に、結像光学系１４０の結像レンズ１４１で第１の像として結像する。なお、照明光の内、半透過反射板１２３で反射される照明光の一部には第２の開口部１１２−Ｂを通過した光も含まれるが、第１の開口部１１２−Ａを通過した光（第１の部分像）のみを変位計測センサ１５３に結像する。その際、途中で、傾きを有する変位計測センサミラー１５２で反射して、少なくとも第１の部分像をシフトして、変位計測センサ１５３上に第１の部分像を結像する。変位計測センサ１５３の位置は、対象物面１３１のパターン像の光が入射されない位置に調整される。
ここで、半透過反射板の位置では光線がコリメートされているため、かかる位置で反射した光は結像光学系１４０で結像可能であり、また、本半透過反射板を傾けることで、本半透過反射板の反射光によって形成される第１の像が撮像センサに写りこまないように像をシフトさせることができる。
なお、基準パターンの光路と対象物の光路をほぼ同じにするために、撮像センサ１５１、変位計測センサミラー１５２、変位計測センサ１５３は、近傍に設置されていることが好ましい。
【００１９】
次に、対象物パターン（第２の像）の光路（破線）について説明する。
照明光学系１１０において、第２の開口部（対象物面用スリット）１１２−Ｂを通過した光源１１１の照明光は対物レンズ１１３を通過する。そして、反射照明用光学系１２０では偏光ビームスプリッタ１２１で傾きをもって反射され、λ／４板１２２を通過し、半透過反射板１２３で照明光の一部が反射され、その残りの照明光（照明光の残部）が半透過反射板１２３を通過し、さらに、対物レンズ１２４を通過する。対物レンズ１２４は例えば無限遠補正タイプのものを用いることができる。そして、対象物系１３０において、対物レンズ１２４を通過した照明光は対象物面１３１を照射する。対象物面１３１を反射した照明光（第２の像）は、再び、反射照明用光学系１２０の対物レンズ１２４、半透過反射板１２３、λ／４板１２２を通過し、偏光ビームスプリッタ１２１を通過する。次に、結像光学系１４０の結像レンズ１４１で第２の像を撮像センサ面に結像する。撮像センサ１５１は第２の開口部によって照明されたマスク上の領域を取得できる位置に配置し、第２の像の内、第２の開口部を通過した第２の部分像のみを撮像センサ１５１に結像する。
【００２０】
図３は、半透過反射板１２３によって反射された第１の像と、対象物１３１によって反射された第２の像と同一面上に結像させたと仮定した場合の仮想図である。図３の仮想面上の各結像点にて、各像が形成され、基準パターンと対象物の光路が近ければ近いほど、各像の間の間隔も近くなる。変位計測センサ１５３の視野と撮像センサ１５１の視野は可能な限り近接させたほうが揺らぎの影響を同一にできるため、好ましい。しかし、センサの物理的制約及び基準パターン及び対象物の光路が近接することに起因する撮像対象外像のセンサへの映り込みの問題がある。そのために、結像点の直前に、少なくとも変位計測センサ視野領域を反射する変位計測センサミラー１５２を設置し、反射された光を変位計測センサにて計測する構成とする。第1の部分像は半透過反射板の角度調整によって所望の位置にシフト調整される。なお、変位計測センサミラー１５２による反射及び変位計測センサ１５３による撮像は基準パターンの撮像から、光路中の揺らぎの影響を測定できる構成であれば、変位計測センサミラー１５２及び変位計測センサ１５３は、いずれの実施の形態においても上記の構成以外であっても構わない。
【００２１】
結像光学系１４０内で、基準パターンの光線（二点長鎖線）は、検査対象物の光線（破線）とほぼ同じ光路を通ってセンサ１５１に結像する。このため、特に光路長の長い結像光学系１４０の光路内で空気揺らぎが発生したとしても、検査対象物面１３１からの光線（破線）と基準パターンからの光線（二点長鎖線）がほぼ同一の影響を受けるため、変位計測センサ１５３で測定された像（第１の部分像）に生じた変位によって対象物面１３１の像（第２の部分像）の変位計測が可能となる。
【００２２】
基準画像生成工程として、基準画像生成回路１６２は、まず、所定の領域毎に、例えば、磁気ディスク装置（記憶装置１８１）から設計データを読み出し、読み出された被検査試料となる対象物の設計データを２値ないしは多値のイメージデータである展開画像データに変換（展開処理）する。所定の領域は、光学画像と比較する画像の領域（エリア）とすればよい。例えば、１０２４×１０２４画素の領域（エリア）とする。
【００２３】
設計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、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。
【００２４】
かかる図形データが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内に格納される。言い換えれば、占有率演算部において、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パターンメモリ、或いは磁気ディスク装置に出力する。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に格納される。
【００２５】
そして、画像処理工程として、基準画像生成回路１６２は、展開画像データを入力し、展開画像データに対してデータ処理（画像処理）を行い、光学画像データと比較するための基準画像データを生成する。基準画像生成回路１６２は、基準画像データ生成部の一例となる。基準画像生成回路１６２は、展開画像データに適切なフィルタ処理を施してもよい。
【００２６】
出力された参照データ（基準画像データ）は、比較回路１６３に出力される。参照データは、各画素毎に例えば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。
【００２７】
次に、変位計測センサ１５３での測定と演算回路１６１について説明する。
基準パターンと変位計測センサの構成を図４に示す。本構成では、図４（ａ）の模式図に示すように、第１の開口部１１２−Ａは例えば十字形状のものを用いた。基準パターンは十字の他にもＸ，Ｙ変位を計測可能な形状であればよい。この像のパターン画像を上記に説明した光路（二点長鎖線）を経て変位計測センサ１５３に導入する。変位計測センサ１５３は図４（ｂ）に示すように例えば、４分割センサであり、基準パターンの十字の中心が分割の中心に来るように配置されている。空気揺らぎによる変位が無い場合における変位計測センサ１５３に第１の開口部１１２−Ａが結像されたイメージ図を図４（ｃ）に示す。４分割センサでは４つの領域に入射する光の強度を独立に計測することができ、それぞれの出力をＡ（１５３−Ａ）、Ｂ（１５３−Ｂ）、Ｃ（１５３−Ｃ）、Ｄ（１５３−Ｄ）とおくと、例えば、図４（ｄ）のように変位計測センサ１４４に結像された場合の十字像Ｘ変位、Ｙ変位は、演算回路系において、以下の演算によって算出できる。
Ｘ＝{（Ａ＋Ｂ）−（Ｂ＋Ｃ）}／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）
Ｙ＝{（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）}／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）
【００２８】
また、第１の開口部１１２−Ａ及び変位計測センサ１５３の構成はこれに限らず、図５に示すような構成もとり得る。この構成では、図５（ａ）のように第１の開口部１１２−Ａとして複数のスリットが形成され、Ｘ変位計測用が２つとＹ変位計測用が２つである。Ｘ変位計測用のスリットはＸ方向（図では左右方向）に長い長方形でＹ方向の位置をずらして形成される。Ｙ変位計測用のスリットはＹ方向（図では上下方向）に長い長方形で、Ｘ方向に位置をずらして形成される。このようなパターン像を変位計測センサに導入するが、変位計測センサ１５３に関しては、図５（ｂ）に示すような複数の開口部１５３−Ｆ、１５３−Ｇが形成された変位計測センサスリット板１５３−Ｅを４分割センサ自体に結像される配置より前側に配置されるようにさらに備えられている。変位計測センサスリット板１５３−Ｅを有する場合、図５（ｃ）のように重なっている場合、第１の開口部１１２−Ａのうち、変位計測センサスリット板１５３−Ｅを通過したパターンのみが、図５（ｄ）のように変位計測センサ１５３上に結像する。開口部１５３−Ｆ、１５３−Ｇを通過し、変位計測センサ１５３に結像された光の増減の比率から、例えば、以下の計算式によって変位量（Ｘ、Ｙ）を算出できる。
Ｘ＝（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）
Ｙ＝（Ｃ−Ｄ）／（Ｃ＋Ｄ）
基準パターン、変位計測センサ（スリット板）の構成は上記のようにＸ及びＹの変位を求められるような構成であれば特に限定はない。Ｘ、Ｙのどちらか一方のみの揺らぎの影響を知りたい場合は、センサ数、基準パターン形状、演算回路部などを調節して、どちらかの変位を測定する構成にすればよい。
【００２９】
一方、撮像センサ１５１から出力された測定データ（光学画像データ）と、演算された変位量（Ｘ、Ｙ）は、ステージ上における対象物の位置を示すレーザ変位計１３２のデータとともに比較回路１６３に出力される。測定データは、各画素毎に例えば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。
【００３０】
そして、比較工程として、比較回路１６３は、画素毎に、所定の判定条件で、該当する所定の領域の光学画像データと基準画像データとを比較する。以下、比較回路１６３内での処理を具体的に説明する。比較回路１６３内では、まず、１つのストライプ分の光学画像データを入力し、１つのストライプ分の光学画像データを基準画像と同じ領域サイズで切り出す。その際、切り出す領域は、基準画像を生成する際の領域に合わせることは言うまでもない。領域サイズが合わされた光学画像データは、比較回路１６３内の図示しないメモリに格納される。他方、生成された所定の領域の基準画像データも、比較回路１６３内の図示しない他のメモリに格納される。そして、レーザ変位計の変位量および基準パターンの変位量を使って、光学画像データの位置補正をする。この位置補正は、補間処理によってサブ画素単位で行われる。これにより、画像揺らぎの影響のない検査ができる。そして、アライメントされた光学画像データと基準画像データに対して、判定条件に従って画素毎に両者を比較し、欠陥の有無を判定する。判定条件としては、例えば、所定のアルゴリズムに従って画素毎に両者を比較し、欠陥の有無を判定する際の閾値Ｑｍが該当する。或いは、例えば、両者を比較し、欠陥の有無を判定する際の比較アルゴリズムが該当する。
【００３１】
そして、比較された結果は、例えば、記憶装置１８１に出力され、記憶される。記憶装置はさらに、モニタと接続され、結果をモニタに出力してもよいし、結果をプリンタで出力してもよい。記憶装置としては、磁気ディスク装置、磁気テープ装置、或いはＦＤ等が挙げられる。
【００３２】
（実施の形態２）
実施の形態２では光学系に像変位補正部を更に備えることで、リアルタイムで撮像された画像の変位補正（像変位補正）を行う。
この変位補正の方法は、図６のパターン検査装置１００−２の模式図のような構成を有するパターン検査装置を例にとり説明する。実施の形態２におけるパターン検査装置は可動機構１７１と補正回路１７３とを追加する点以外は図１と同様である。可動機構１７１は、補正回路１７３の制御信号にもとづいて結像レンズ１４１をＸ−Ｙ面内に動かして、リアルタイムで像変位補正をするものである。補正回路１７３は、変位計側センサ１５３における第１の像の変位が零（又は所望の範囲）になるように結像レンズ１４１を駆動する。例えばサーボ制御によって可動機構１７１を制御して、取得画像を安定化することができる。この方法では、露光時間内で生じる変位も高速に補正できることによりボケを低減できること、および、画像の補正で発生する誤差を即時に補正することができることが好ましい。なお、図６では例示として結像レンズ１４１を移動しているが、可動機構１７２を制御して、撮像センサ１５１を駆動するようにしても同様の効果を得ることができる。また、この他に像変位用平行平面板を傾ける構成としても同様の効果を得ることができる。
本構成の場合、実施の形態１と同様の演算回路部１６０で、第１の部分像の変位量を演算し、結果を比較することができる。そして、記憶装置１８１に結果を記憶し、さらに、結果をモニタ又はプリンタに出力することもできる。
なお、半透過反射板１２３の角度を調整する点は、実施の形態１における半透過反射板１２３の角度を調整する場合と同様である。
【００３３】
（実施の形態３）
実施の形態３では、実施の形態１では単一の変位計測センサであったが、変位計測センサを複数設置することにより、倍率変化の補正も可能にする。図７のパターン検査装置１００−３の模式図のような構成を有する。実施の形態３では、基準パターンからの光を異なる角度で反射するために、計２部の第１の半透過反射板１２３ａ、第２の半透過反射板１２３ｂをそれぞれ異なる角度で設置したこと、それぞれの半透過反射板で反射された基準パターンを結像する計２部の変位計測センサ（１５３ａ、１５３ｂ）とセンサに光を当てるための計２部の変位計測センサミラー（１５２ａ、１５２ｂ）を用いていること以外は図１と同様である。図７において、基準パターンの光路は一点長鎖線、二点長鎖線で示している。二点長鎖線が示す光路は実施の形態１において説明したものと同様であり、変位計測センサミラー１５２ａで反射され、変位計測センサ１５３ａで第1の部分像が結像される。一点長鎖線の基準パターンの光路は二点長鎖線の光路の、結像光学系１４０側の第１の半透過反射板１２３ａを透過した照明光のうち、対象物系１３０側の第２の半透過反射板１２３ｂで反射された照明光である。そして、第２の半透過反射板１２３ｂで反射された照明光は、結像レンズ１４１で第３の像として結像される。
そして、第１の部分像と同様に、少なくとも第３の像のうち第１の開口部を通過した部分である第３の部分像が、変位計測センサミラー１５２ｂで反射され、変位計測センサ１５３ｂで結像される。第２の半透過反射板で反射された基準パターンの光路も対象物の光路をほぼ同じ光路を通るため、反射板である変位計測センサミラー１５２ｂ、結像する変位計測センサ１５３ｂも撮像センサ１４２の近傍に設置されている。これらのセンサは、例えば、反射像が撮像センサ面上で撮像センサを挟む配置になるようにする。
【００３４】
図８は、半透過反射板１２３ａ，ｂによって反射された第１と第３の像と、対象物１３１によって反射された第２の像と同一面上に結像させたと仮定した場合の仮想図である。図８の仮想面上の各結像点にて、各像が形成され、基準パターンと対象物の光路が近ければ近いほど、各像のセンサの間隔も近くなる。変位計測センサ１５３ａ，ｂの視野と撮像センサ１５１の視野は可能な限り近接させたほうが揺らぎの影響を同一にできるため、好ましい。しかし、センサの物理的制約及び基準パターン及び対象物の光路が近接することに起因する撮像対象外像のセンサへの映り込みの問題がある。そのために、結像点の直前に、少なくとも変位計測センサ視野領域を反射する変位計測センサミラー１５２ａ，ｂを設置し、反射された光を変位計測センサ１５３ａ，ｂにて計測する構成とする。第1と第３の部分像は半透過反射板１２３ａ，ｂの角度調整によって所望の位置にシフト調整される。
【００３５】
図７のパターン検査装置の構成の場合は、演算回路１６１において、例えば、以下の計算式によって変位量と倍率変化値を算出できる。
Ｘ変位量＝（Ｘ１＋Ｘ２）／２
Ｙ変位量＝（Ｙ１＋Ｙ２）／２
Ｘ倍率変化値＝（Ｘ１−Ｘ２）／Ｌｘ
Ｙ倍率変化値＝（Ｙ１−Ｙ２）／Ｌｙ
なお、Ｌｘ、Ｌｙは各変位計測センサ間の距離である。
なお、第１の半透過反射板１２３ａと第２の半透過反射板１２３ｂの角度を調整する点は、実施の形態１における半透過反射板１２３の角度を調整する場合と同様である。
【００３６】
図７のパターン検査装置の構成にすることで、空気揺らぎによる倍率変化の情報を得ることができ、さらに詳細な空気揺らぎの情報を得て補正することができるようになる。
実施の形態３では半透過反射板、変位計測センサミラーと変位計測センサを２部ずつ用いたが、２部より多く設置しても良い。なお、半透過反射板の数が増えるほど反射する基準パターンの光量や対象物に届く光量が少なくなるため、数多く設置する場合は、例えば、半透過反射板の透過率を高くすることが好ましい。
そして、変位量（Ｘ、Ｙ）と倍率変化値（Ｘ、Ｙ）を使って、取得した光学画像の位値と倍率を補正する。具体的には、光学画像の位値に変位量（Ｘ、Ｙ）の変位量を足し合わせるとともに、画像の倍率をＸ、Ｙ方向それぞれの倍率変化値（Ｘ、Ｙ）の逆数を乗ずればよい。そして、補正された光学画像と基準画像との位置合わせを行えばよい。
本構成の場合、実施の形態１と同様の演算回路部１６０で、第１の部分像の変位量を演算し、結果を比較することができる。そして、記憶装置１８１に結果を記憶し、さらに、結果をモニタ又はプリンタに出力することもできる。
なお、図９のパターン検査装置１００−４の模式図の構成を有するパターン検査装置は、結像レンズ１４１と撮像センサ１５１に可動機構１７１，１７２を、さらに、補正回路１７３を備えること以外は図７と同様である。図９のような構成の装置では実施の形態２と同様に変位量が０（又は所望の範囲）になるように、さらに、Ｘ、Ｙ倍率変化値が１倍（又は所望の値）になるように補正回路１７３で演算し、例えばサーボ制御によって可動機構１７２，１７３を制御して、像変位補正と像倍率補正を併せて行い、取得画像を安定化することができる。
【００３７】
（実施の形態４）
実施の形態４では図１０のパターン検査装置２００−１の模式図のような構成を有する。実施の形態４におけるパターン検査装置は、符号の番号が図１では１００番台であったものが２００番台であること、対物レンズ２２４と対象物面２３１とレーザ変位計２３２の位置が図１と異なり、対物レンズ２２４と対象物面２３１は光源２１１からの照明光が偏光ビームスプリッタ２２１を通過する方向に設置されていること、λ／４板２２２ａとは別のλ／４板２２２ｂを対象物面２３１側にさらに有すること、基準パターンの光を反射する板が半透過反射板ではなく反射板２２３であること以外は図１と同様である。
第１の開口部２１２−Ａ（基準パターン）を通過し、偏光ビームスプリッタ２２１で反射された照明光は、照明光が第１のλ／４板２２２ａを通過し、理想的には全反射する反射板２２３で反射され、再度第１のλ／４板２２２ａを通過する。そして、再度第１のλ／４板２２２ａを通過した光は、偏光ビームスプリッタ２２１を通過して、実施の形態１と同様に少なくとも第1の部分像が、変位計測センサ２５３に結像される。第２の開口部２１２−Ｂ（対象物面）を通過し、偏光ビームスプリッタ２２１を通過した照明光は、第２のλ／４板２２２ｂを通過し、対物レンズ２２４を通過し、対象物２３１を照射する。対象物面２３１のパターンを照射して反射された反射光は、対物レンズ２２４、λ／４板２２２ｂを通過する。そして、偏光ビームスプリッタ２２１で反射され、実施の形態１と同様に第２の部分像のみが、撮像センサ２５１に結像される。以上のこと以外は実施の形態１と同様の構成の装置である。
本構成の場合、実施の形態１と同様の演算回路部２６０で、第１の部分像の変位量を演算し、結果を比較することができる。そして、記憶装置２８１に結果を記憶し、さらに、結果をモニタ又はプリンタに出力することもできる。
なお、反射板２２３の角度を調整する点は、実施の形態１における半透過反射板１２３の角度を調整する場合と同様である。
なお、図１１のパターン検査装置２００−２の模式図の構成を有するパターン検査装置は、結像レンズ２４１と撮像センサ２５１に可動機構２７１，２７２を、さらに、補正回路２７３を備えること以外は図１０と同様である。図１１のような構成の装置では実施の形態２と同様の像変位補正をさらにすることができる。
【００３８】
（実施の形態５）
実施の形態５では図１２のパターン検査装置２００−３の模式図のような構成を有するパターン検査装置について説明する。基準パターンを反射する半透過反射板２２３ａ、反射板２２３ｂを用い、これらの（半透過）反射板の角度が異なり、計２部の変位計測センサミラー（２５２ａ、２５２ｂ）と計２部の変位計測センサ（２５３ａ、２５３ｂ）を用いること以外は図１０と同様である。
図１２において、基準パターンの光路は一点長鎖線、二点長鎖線で示している。二点長鎖線が示す光路は実施の形態４において説明したものと同様であり、照明光の内、半透過反射板２２３ａで反射された照明光が、第１の変位計測センサミラー２５２ａで反射され、第１の変位計測センサ２５３ａで第1の部分像が結像される。一点長鎖線の基準パターンの光路は、結像光学系２４０側の半透過反射板２２３ａを通過した照明光の内、対象物系２３０側の反射板２２３ｂで反射された照明光の光路である。そして、反射板２２３ｂで反射された照明光は、結像光学系２４０において第３の像として結像される。そして、実施の形態３と同様に、第３の像の内、少なくとも第1の開口部２１２−Ａを通過した部分の第３の部分像が、第２の変位計測センサミラー２５２ｂで反射され、第２の変位計測センサ２５３ｂで結像される。
本構成の場合、実施の形態３と同様の演算回路部２６０で、第１と第３の部分像の変位量と、第２の部分像の倍率変化値を演算し、結果を比較することができる。そして、記憶装置２８１にこの結果を記憶し、さらに、結果をモニタ又はプリンタにその結果を出力することもできる。
なお、半透過反射板２２３ａと反射板２２３ｂの角度を調整する点は、実施の形態１における半透過反射板１２３の角度を調整する場合と同様である。
なお、図１３のパターン検査装置２００−４の模式図の構成を有するパターン検査装置は、結像レンズ２４１と撮像センサ２５１に可動機構２７１，２７２を、さらに、補正回路２７３を備えること以外は図１２と同様である。図１３のような構成の装置では実施の形態３と同様の像変位補正と像倍率補正をさらにすることができる。
なお、（半透過）反射板、変位計測センサミラー、変位計測センサは２部より多い構成であってもよい。
【００３９】
（実施の形態６）
実施の形態６では図１４のパターン検査装置３００−１の模式図のような構成を有する。実施の形態６におけるパターン検査装置は、符号の番号が図１では１００番台であったものが３００番台であること、半透過反射板がないこと、光源３１１からの照明光が偏光ビームスプリッタ３２１を通過する方向にλ／４板３２２ｂと反射板３２３が設置されていること以外は図１と同様である。
第２の開口部３１２−Ｂ（対象物面）を通過し、偏光ビームスプリッタ３２１で反射された照明光が、第１のλ／４板３２２ａを通過し、対物レンズ３２４を通過し、対象物３３１を照射する。対象物面３３１のパターンを照射して反射された反射光は、対物レンズ３２４、λ／４板３２２ｂを通過し、偏光ビームスプリッタ２２１で反射され、実施の形態１と同様に第２の部分像のみが撮像センサ３５１に結像される。第1の開口部３１２−Ａ（基準パターン）を通過し、偏光ビームスプリッタ３２１を通過した照明光は、第２のλ／４板３２２ｂを通過し、半透過反射板の代わりに理想的には全反射する反射板３２３で反射され、再度第２のλ／４板３２２ａを通過する。再度第２のλ／４板３２２ａを通過した光は、偏光ビームスプリッタ３２１で反射されて、実施の形態１と同様に第1の部分像が変位計測センサ３５３に結像される。以上のこと以外は実施の形態１と同様の構成の装置である。
本構成の場合、実施の形態１と同様の演算回路部３６０で、第１の部分像の変位量を演算し、結果を比較することができる。そして、記憶装置３８１に結果を記憶し、さらに、結果をモニタ又はプリンタに出力することもできる。
なお、反射板３２３の角度を調整する点は、実施の形態１における半透過反射板１２３の角度を調整する場合と同様である。
なお、図１５のパターン検査装置３００−２の模式図の構成を有するパターン検査装置は、結像レンズ３４１と撮像センサ３５１に可動機構３７１，３７２を、さらに、補正回路３７３を備えること以外は図１４と同様である。図１５のような構成の装置では実施の形態２と同様の像変位補正をさらにすることができる。
【００４０】
（実施の形態７）
実施の形態７では図１６のパターン検査装置３００−３の模式図のような構成を有するパターン検査装置について説明する。実施の形態７におけるパターン検査装置は、基準パターンを反射する半透過反射板３２３ａ、反射板３２３ｂを用い、これらの（半透過）反射板の角度が異なること、計２部の変位計測センサミラー（３５２ａ、３５２ｂ）と計２部の変位計測センサ（３５３ａ、３５３ｂ）を用いること以外は図１４と同様である。
図１６において、基準パターンの光路は一点長鎖線、二点長鎖線で示している。二点長鎖線が示す光路は実施の形態６において説明したものと同様であり、照明光の内、半透過反射板３２３ａで反射された照明光が、第１の変位計測センサミラー３４３ａで反射され、第１の変位計測センサ３４４ａで第１の部分像が結像される。一点長鎖線の基準パターンの光路は二点長鎖線の光路は、結像光学系３４０側の半透過反射板３２３ａを透過した光の内、対象物系３３０側の反射板３２３ｂで反射された照明光の光路である。そして、反射板３２３ｂで反射された照明光は、結像光学系３４０において、第３の像として結像される。そして、実施の形態３と同様に、第３の像の内、少なくとも第１の開口部３１２−Ａを通過した部分の第３の部分像が、第２の変位計測センサミラー３４３ｂで反射され、第２の変位計測センサ３４４ｂで結像される。
図１６において、対象物パターンの光路は実施の形態１と同様に、第２の部分像が撮像センサ３５１で撮像される。
本構成の場合、実施の形態３と同様の演算回路部３６０で、第１と第３の部分像の変位量と、第２の部分像の倍率変化値を演算し、結果を比較することができる。そして、記憶装置３８１にこの結果を記憶し、さらに、結果をモニタ又はプリンタにその結果を出力することもできる。
本構成の場合、実施の形態３と同様の演算回路部３６０で、第１と第３の部分像の変位量と、第２の部分像の倍率変化値を演算し、さらに、演算結果を出力することが可能になる。
なお、半透過反射板３２３ａと反射板３２３ｂの角度を調整する点は、実施の形態１における半透過反射板１２３の角度を調整する場合と同様である。
なお、図１７のパターン検査装置３００−４の模式図の構成を有するパターン検査装置は、結像レンズ３４１と撮像センサ３５１に可動機構３７１，３７２を、さらに、補正回路３７３を備えること以外は図１６と同様である。図１７のような構成の装置では実施の形態３と同様の像変位補正と像倍率補正をすることができる。
なお、（半透過）反射板、変位計測センサミラー、変位計測センサは２部より多い構成であってもよい。
【００４１】
（実施の形態８）
実施の形態８では図１８のパターン検査装置４００−１の模式図のような構成を有するパターン検査装置について説明する。実施の形態８のパターン検査装置は符号の番号が図１では１００番台であったものが４００番台であること、λ／４板４２２と，半透過反射板４２３と、対物レンズ４２４と、対象物面４３１と、レーザ変位計４３２の配置が図１と異なり、光源４１１からの照明光が偏光ビームスプリッタ４２１を通過する方向にλ／４板４２２と，半透過反射板４２３と、対物レンズ４２４と、対象物面４３１が設けられていること以外は図１と同様である。
図１８において、実施の形態８の光路は、第１と第２の開口部４１２−Ａ，Ｂを通過した照明光が、偏光ビームスプリッタ４２１を通過し、第１の半透過反射板４２３ａ、第２の半透過反射板４２３ｂ、対象物面４３１で反射された照明光が偏光ビームスプリッタ４２１で反射され、結像光学系４４０に導入すること以外は第１の実施の形態と同様の光路である。そして、実施の形態１と同様に第１の部分像が、変位計測センサ４５３に結像され、第２の部分像が撮像センサ４５１で撮像される。
本構成の場合、実施の形態１と同様の演算回路部４６０で、第１の部分像の変位量を演算し、結果を比較することができる。そして、記憶装置４８１に結果を記憶し、さらに、結果をモニタ又はプリンタに出力することもできる。
なお、第１の半透過反射板４２３ａと第２の半透過反射板４２３ｂの角度を調整する点は、実施の形態１における半透過反射板１２３の角度を調整する場合と同様である。
なお、図１９のパターン検査装置４００−２の模式図の構成を有するパターン検査装置は、結像レンズ４４１と撮像センサ４５１に可動機構４７１，４７２を、さらに、補正回路４７３を備えること以外は図１８と同様である。図１９のような構成の装置では実施の形態２と同様の像変位補正をさらにすることができる。
【００４２】
（実施の形態９）
実施の形態９では図２０のパターン検査装置４００−３の模式図のような構成を有するパターン検査装置について説明する。実施の形態９におけるパターン検査装置は基準パターンを反射する計２部の第１と第２の半透過反射板（４２３ａ、４２３ｂ）を用いること、これらの半透過反射板の角度が異なること、計２部の変位計測センサミラー（４５２ａ、４５２ｂ）と計２部の変位計測センサ（４５３ａ、４５３ｂ）を用いること以外は図１８と同様である。
図２０において、基準パターンの光路は一点長鎖線、二点長鎖線で示している。二点長鎖線が示す光路は実施の形態８において説明したものと同様であり、照明光の内、第１の半透過反射板で反射された照明光が、第１の変位計測センサミラー４５２ａで反射され、第１の変位計測センサ４５３ａで第１の部分像が結像される。一点長鎖線の基準パターンの光路は二点長鎖線の光路は、結像光学系４４０側の第１の半透過反射板４２３ａを通過した照明光の内、対象物系４３０側の第２の半透過反射板４２３ｂで反射された照明光の光路である。そして、第２の半透過反射板反射板４２３ｂで反射された照明光は結像光学系４４０において、第３の像として結像される。そして、実施の形態３と同様に第３の像の内、第１の開口部４１２−Ａを通過した部分の第３の部分像が第２の変位計測センサミラー４４３ｂで反射され、変位計測センサ４４４ｂで結像される。
本構成の場合、実施の形態３と同様の演算回路部４６０で、第１と第３の部分像の変位量と、第２の部分像の倍率変化値を演算し、結果を比較することができる。そして、記憶装置４８１にこの結果を記憶し、さらに、結果をモニタ又はプリンタにその結果を出力することもできる。
本構成の場合、実施の形態３と同様の演算回路部４６０で、第１と第３の部分像の変位量と、第２の部分像の倍率変化値を演算し、さらに、演算結果を出力することが可能になる。
なお、第１の半透過反射板４２３ａと第２の半透過反射板４２３ｂの角度を調整する点は、実施の形態１における半透過反射板１２３の角度を調整する場合と同様である。
なお、結像レンズ４４１や撮像センサ４５１にチルトないしシフト機構４７１，４７２と補正回路４７３を備えることで、図２１のパターン検査装置４００−４の模式図のような構成の装置を用いて、実施の形態３と同様の像変位補正と像倍率補正をさらにすることができる。
なお、半透過反射板、変位計測センサミラー、変位計測センサは２部より多い構成であってもよい。
【００４３】
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、磁気テープ装置、ＦＤ、或いはＲＯＭ（リードオンリメモリ）等の記憶媒体に記憶される。例えば、演算制御部を構成する演算回路、基準画像生成回路、比較回路等は、電気的回路で構成されていても良いし、制御計算機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。
また、演算回路、基準画像生成回路、比較回路、補正回路等は図示しない配線によって記憶装置、モニタ、プリンタ等と接続されていてもよい。
【００４４】
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、上述したＤｉｅ ｔｏ Ｄａｔａｂａｓｅ検査だけでなく、Ｄｉｅ ｔｏ Ｄｉｅ検査を行う際の位置合わせにも同様に適用可能である。
【００４５】
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。
【００４６】
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】
【００４７】
１００…パターン検査装置
１１０…照明光学系
１１１…光源
１１２…照明スリット
１１２−Ａ…第１の開口部（基準パターン）
１１２−Ｂ…第２の開口部（対象物面）
１１３…対物レンズ
１２０…反射照明光学系
１２１…偏光ビームスプリッタ
１２２…λ／４板
１２３…半透過反射板（１２３ａ：第１の半透過反射板、１２３ｂ：第２の半透過反射板）
１２４…対物レンズ
１３０…対象物系
１３１…対象物面
１３２…レーザ変位計
１４０…結像光学系
１４１…結像レンズ
１５１…撮像センサ
１５２…変位計測センサミラー（１５２ａ：第１の変位計測センサミラー、１５２ｂ：第２の変位計測センサミラー）
１５３…変位計測センサ（１５３ａ：第１の変位計測センサ、１５３ｂ：第２の変位計測センサ）
１６１…演算回路
１６２…基準画像生成回路
１６３…比較回路
１７１…対物レンズ可動機構
１７２…撮像センサ可動機構
１７３…補正回路
１８１…記憶装置
２２２ａ…第１のλ／４板
２２２ｂ…第２のλ／４板
２２３…反射板（２２３ａ：半透過反射板、２２３ｂ：反射板）
３２２ａ…第１のλ／４板
３２２ｂ…第２のλ／４板
３２３…反射板（３２３ａ：半透過反射板、３２３ｂ：反射板）
未記載の符号の説明は実施の形態を参照
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体の製造に使用されるフォトマスクやシリコンウエハの試料に形成されたパターンにおける欠陥（例えば、断線、細り、又は異物の付着）を検査するパターン検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＳＩ等の半導体装置の高集積化に伴い、レチクル等のマスクおよびシリコンウエハの微細化が進んできている。そのため、パターン検査装置にも高性能なものが求められている。検査装置としては、対象物のパターンを高精度な光学系とＣＣＤ等の撮像素子で撮像し、その撮像画像を基準画像と比較することで、欠陥を検出するものが実用化されている。
【０００３】
ここで、従来のパターン検査装置では、拡大光学系を用いてリソグラフィマスク等の試料上に形成されているパターンを所定の倍率で撮像した光学画像と、設計データ、あるいは試料上の同一パターンを撮像した光学画像と比較することにより検査を行うことが知られている（例えば特許文献１参照）。例えば、パターン検査方法として、同一マスク上の異なる場所の同一パターンを撮像した光学画像データ同士を比較する「ｄｉｅ ｔｏ ｄｉｅ検査（ダイ−ダイ検査）」法や、マスクパターンを描画する時に使用したＣＡＤデータを検査装置入力フォーマットに変換した描画データ（設計データ）をベースに比較の基準となる画像データ（基準画像データ）を生成して、それとパターンを撮像した測定データとなる光学画像データとを比較する「ｄｉｅ ｔｏ ｄａｔａｂａｓｅ検査（ダイ−データベース検査）」法がある。かかる検査装置における検査方法では、試料はステージ上に載置され、ステージが動くことによって光束が試料上を走査し、検査が行われる。試料には、光源及び照明光学系によって光束が照射される。試料を透過あるいは反射した光は光学系を介して、センサ上に結像される。センサで撮像された画像は光学画像（測定画像）データとして比較回路へ送られる。比較回路では、画像同士の位置合わせの後、基準画像データと光学画像データとを適切なアルゴリズムに従って比較し、一致しない場合には、パターン欠陥有りと判定する。
【０００４】
導体の微細化に伴い、検査装置に要求される性能が年々高くなっている。検査装置において撮像されるパターンの位置を正確に計測するためには、対象物の高精度な位置計測に加えて、光学系で生じる変位要因を除外する必要がある。対象物はＸＹ方向に駆動するステージ上を走査するが、対象物の位置はレーザ干渉計等の測長系にて計測され、基準画像との比較の際に参照される。対象物から発した光は結像系によって撮像センサ上に結像される。
【０００５】
一般的に、高解像の画像を取得するために、検査装置の撮像系は拡大系になっている。そのため、焦点距離の長いレンズを組み合わせる必要が有り、必然的に光路長が長くなる。そのため、空気揺らぎの影響を受けやすい状況になる。空気揺らぎは光路中の屈折率分布の変化に相当するため、光線を曲げる効果として働く。そのため、撮像センサ上でパターン像が変位する結果となる。この変位は基準画像と比較した際に誤差となるため、高精度の検査を妨げる要因となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２３３３４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
パターン検査において、空気の揺らぎによる検査誤差を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様のパターン検査装置は、第１と第２の開口部が形成されたスリット板と、前記スリット板を介して照明光を照射する照明光学系と、前記照明光の一部を反射し、前記照明光の残部をパターン形成された対象物面側に通過させる半透過反射板と、前記半透過反射板で反射された第１の像と、前記対象物面で反射された第２の像とを結像する結像光学系と、前記第１の像の内、前記第１の開口部を通過した第１の部分像の変位を測定する変位計測センサと、前記第２の像の内、前記第２の開口部を通過した第２の部分像を撮像する撮像センサと、前記第２の部分像の光学画像と比較するための基準画像を生成する基準画像生成回路と、前記第１の部分像の位置の変位量を演算する演算回路と、前記第１の部分像の位置の変位量を用いて、前記光学画像と前記基準画像とを比較する比較回路と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の他の態様のパターン検査装置は、第１と第２の開口部が形成されたスリット板と、前記スリット板を介して照明光を照射する照明光学系と、前記照明光を通過と反射で分岐するビームスプリッタと、前記ビームスプリッタで反射された前記照明光の一部を反射する反射板と、前記反射板で反射された第１の像と、前記ビームスプリッタを通過し、パターン形成された対象物面で反射された前記照明光の残部による第２の像とを結像する結像光学系と、前記第１の像の内、前記第１の開口部を通過した第１の部分像の変位を測定する変位計測センサと、前記第２の像の内、前記第２の開口部を通過した第２の部分像を撮像する撮像センサと、前記第２の部分像の光学画像と比較するための基準画像を生成する基準画像生成回路と、前記第１の部分像の位置の変位量を演算する演算回路と、前記第１の部分像の位置の変位量を用いて、前記光学画像と前記基準画像とを比較する比較回路と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の他の態様のパターン検査装置は、第１と第２の開口部が形成されたスリット板と、前記スリット板を介して照明光を照射する照明光学系と、前記照明光を通過と反射で分岐するビームスプリッタと、前記ビームスプリッタを通過した前記照明光の一部を反射する反射板と、前記反射板で反射された第１の像と、前記ビームスプリッタで反射され、パターン形成された対象物面で反射された前記照明光の残部による第２の像とを結像する結像光学系と、前記第１の像の内、前記第１の開口部を通過した第１の部分像の変位を測定する変位計測センサと、前記第２の像の内、前記第２の開口部を通過した第２の部分像を撮像する撮像センサと、前記第２の部分像の光学画像と比較するための基準画像を生成する基準画像生成回路と、前記変位計測センサによって測定された前記第１の部分像の位置の変位量を演算する演算回路と、前記第１の部分像の位置の変位量を用いて、前記光学画像と前記基準画像とを比較する比較回路と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の他の態様のパターン検査装置は、第１と第２の開口部が形成されたスリット板と、前記スリット板を介して照明光を照射する照明光学系と、前記照明光の一部を反射し、前記照明光の残部をパターン形成された対象物面側に通過させる第１と第２の半透過反射板と、前記第１の半透過反射板で反射された第１の像と、前記対象物面で反射された第２の像と、前記第２の半透過反射板で反射された第３の像とを結像する結像光学系と、前記第１の像の内、前記第１の開口部を通過した第１の部分像の変位を測定する第１の変位計測センサと、前記第２の像の内、前記第２の開口部を通過した第２の部分像を撮像する撮像センサと、前記第３の像の変位の内、前記第１の開口部を通過した第３の部分像を測定する第２の変位計測センサと、前記第２の部分像の光学画像と比較するための基準画像を生成する基準画像生成回路と、前記第１と第３の部分像の位置の変位量と第２の部分像の倍率変化値を演算する演算回路と、前記変位量と前記倍率変化値を用いて、前記光学画像と前記基準画像とを比較する比較回路と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の他の態様のパターン検査装置は、第１と第２の開口部が形成されたスリット板と、前記スリット板を介して照明光を照射する照明光学系と、前記照明光を通過と反射で分岐するビームスプリッタと、前記ビームスプリッタで反射された前記照明光の一部の内の一部を反射し、前記照明光の一部の内の残部を通過させる半透過反射板と、前記半透過反射板を通過した前記照明光の内の残部を反射する反射板と、前記半透過反射板で反射された第１の像と、前記ビームスプリッタを通過し、パターン形成された対象物面で反射された前記照明光の残部による第２の像と、前記反射板で反射された第３の像とを結像する結像光学系と、前記第１の像の内、前記第１の開口部を通過した第１の部分像の変位を測定する第１の変位計測センサと、前記第２の像の内、前記第２の開口部を通過した第２の部分像を撮像する撮像センサと、前記第３の像の内、前記第１の開口部を通過した第３の部分像の変位を測定する第２の変位計測センサと、前記第２の部分像の光学画像と比較するための基準画像を生成する基準画像生成回路と、前記第１と第３の部分像の位置の変位量と、前記２の部分像の倍率変化値を演算する演算回路と、記変位量と前記倍率変化値を用いて、前記光学画像と前記基準画像とを比較する比較回路と、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の他の態様のパターン検査装置は、第１と第２の開口部が形成されたスリット板と、前記スリット板を介して照明光を照射する照明光学系と、前記照明光を通過と反射で分岐するビームスプリッタと、前記ビームスプリッタを通過した前記照明光の一部の内の一部を反射し、前記照明光の一部の内の残部を通過する半透過反射板と、前記半透過反射板を通過した前記照明光の一部の内の残部を反射する反射板と、前記半透過反射板で反射された第１の像と、前記ビームスプリッタで反射され、パターン形成された対象物面で反射された前記照明光の残部による第２の像と、前記反射板で反射された第３の像とを結像する結像光学系と、前記第１の像の内、前記第１の開口部を通過した第１の部分像の変位を測定する第１の変位計測センサと、前記第２の像の内、前記第２の開口部を通過した第２の部分像を撮像する撮像センサと、前記第３の像の内、前記第１の開口部を通過した第３の部分像の変位を測定する第２の変位計測センサと、前記第２の部分像の光学画像と比較するための基準画像を生成する基準画像生成回路と、前記第１と第３の部分像の位置の変位量と前記第２の部分像の倍率変化値を演算する演算回路と、前記変位量と前記倍率変化値を用いて、前記光学画像と前記基準画像とを比較する比較回路と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
空気揺らぎによって生じる影響を低減したパターン検査をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施の形態１のパターン検査装置１００−１の概念図である。
【図２】スリット板の概念図である。
【図３】第１と第２の像を同一面上に結像させた仮想図である。
【図４】基準パターンと変位計測センサの構成概念図である。
【図５】基準パターンと変位計測センサの構成概念図である。
【図６】実施の形態２のパターン検査装置１００−２の概念図である。
【図７】実施の形態３のパターン検査装置１００−３の概念図である。
【図８】第１、第３と第２の像を同一面上に結像させた仮想図である。
【図９】実施の形態３の変形例のパターン検査装置１００−４の概念図である。
【図１０】実施の形態４のパターン検査装置２００−１の概念図である。
【図１１】実施の形態４の変形例のパターン検査装置２００−２の概念図である。
【図１２】実施の形態５のパターン検査装置２００−３の概念図である。
【図１３】実施の形態５の変形例のパターン検査装置２００−４の概念図である。
【図１４】実施の形態６のパターン検査装置３００−１の概念図である。
【図１５】実施の形態６の変形例のパターン検査装置３００−２の概念図である。
【図１６】実施の形態７のパターン検査装置３００−３の概念図である。
【図１７】実施の形態７の変形例のパターン検査装置３００−４の概念図である。
【図１８】実施の形態８のパターン検査装置４００−１の概念図である。
【図１９】実施の形態８の変形例のパターン検査装置４００−２の概念図である。
【図２０】実施の形態９のパターン検査装置４００−３の概念図である。
【図２１】実施の形態９の変形例のパターン検査装置４００−４の概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（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１００−１の概念図である。
図１において、パターン検査装置１００−１は照明用光学系１１０と、反射照明用光学系１２０と、対象物系１３０と、結像光学系１４０と、センサ系１５０と、演算回路部１６０と、記憶装置１８１と、を備える。
照明光学系１１０は光源１１１と、スリット板１１２と、対物レンズ１１３と、を備える。反射照明用光学系１２０は偏光ビームスプリッタ１２１と、λ／４板１２２と、半透過反射板１２３と、対物レンズ１２４と、を有する。
対象物系１３０はパターン形成された対象物面の変位を計測するレーザ変位計１３２を有する。
なお、パターン検査の対象はパターン形成された対象物面１３１としては、例えば半導体装置を製造する等に用いる露光用マスクが含まれる。
結像光学系１４０は結像レンズ１４１を有する。
センサ系１５０は撮像センサ１５１、変位計測センサミラー１５２，変位計測センサ１５３を有する。
演算回路部は、演算回路１６１と，基準画像生成回路１６２と、比較回路１６３と、記憶装置１８１と、を有し、これらは図示しないバスにより互いに接続されている。記憶装置１８１としては、磁気ディスク装置やメモリなどが挙げられる。
スリット板１１２は、図２のように変位計測用のスリットとなる第１の開口部（基準パターンスリット）１１２−Ａと撮像用に開口するスリットとなる第２の開口部（対象物面用スリット）１１２−Ｂとが形成されている。第１の開口部１１２−Ａは例えば十字型に開口され、第２の開口部１１２−Ｂは例えば長方形に開口される。対象物面用スリット１１２−Ｂを通過する光の光路（破線）と基準パターンスリット１１２−Ａを通過する光の光路（二点長鎖線）はほとんど同じで、互いに近傍に設置された別々のセンサで結像される。
なお、対象物面１３１の位置の変位は、例えば対象物を設置するステージのＸ−Ｙ変位を計測するレーザ変位計１３２などのセンサを用いて計測されるようにしている。
【００１７】
半透過反射板１２３とは反射性能と透過性能を併せ持ち、光の一部を反射し、反射した光の残りの全部又は一部を透過する性質を有する板（膜）である。半透過反射板として、例えば、片面ノンコートの石英板を使用することができる。片面ノンコートの石英板の他にも光の一部を反射し、残り（一部）を透過する板であれば同様に使用することができる。実施の形態１では反射率が例えば８％のものを用いているが、これに限定されず、前記変位計側センサおよび前記撮像センサの感度に応じて反射率が１％以上９９％以下、透過率が９９％以上１％以下の範囲の半透過反射板を使用しても好適である。
また、偏光ビームスプリッタ１２１とλ／４板１２２の替わりに、無偏光ビームスプリッタを使用しても良い。
【００１８】
まず、基準パターン（第１の像）の光路（二点長鎖線）について説明する。
照明光学系１１０において、第１の開口部１１２−Ａを通過した光源１１１からの照明光は対物レンズ１１３を通過する。そして、反射照明用光学系１２０では偏光ビームスプリッタ１２１で傾きをもって反射され、λ／４板１２２を通過し、半透過反射板１２３で照明光の一部が反射され、再び、反射照明用光学系１２０の、λ／４板１２２を通過し、偏光ビームスプリッタ１２１を通過する。次に、結像光学系１４０の結像レンズ１４１で第１の像として結像する。なお、照明光の内、半透過反射板１２３で反射される照明光の一部には第２の開口部１１２−Ｂを通過した光も含まれるが、第１の開口部１１２−Ａを通過した光（第１の部分像）のみを変位計測センサ１５３に結像する。その際、途中で、傾きを有する変位計測センサミラー１５２で反射して、少なくとも第１の部分像をシフトして、変位計測センサ１５３上に第１の部分像を結像する。変位計測センサ１５３の位置は、対象物面１３１のパターン像の光が入射されない位置に調整される。
ここで、半透過反射板の位置では光線がコリメートされているため、かかる位置で反射した光は結像光学系１４０で結像可能であり、また、本半透過反射板を傾けることで、本半透過反射板の反射光によって形成される第１の像が撮像センサに写りこまないように像をシフトさせることができる。
なお、基準パターンの光路と対象物の光路をほぼ同じにするために、撮像センサ１５１、変位計測センサミラー１５２、変位計測センサ１５３は、近傍に設置されていることが好ましい。
【００１９】
次に、対象物パターン（第２の像）の光路（破線）について説明する。
照明光学系１１０において、第２の開口部（対象物面用スリット）１１２−Ｂを通過した光源１１１の照明光は対物レンズ１１３を通過する。そして、反射照明用光学系１２０では偏光ビームスプリッタ１２１で傾きをもって反射され、λ／４板１２２を通過し、半透過反射板１２３で照明光の一部が反射され、その残りの照明光（照明光の残部）が半透過反射板１２３を通過し、さらに、対物レンズ１２４を通過する。対物レンズ１２４は例えば無限遠補正タイプのものを用いることができる。そして、対象物系１３０において、対物レンズ１２４を通過した照明光は対象物面１３１を照射する。対象物面１３１を反射した照明光（第２の像）は、再び、反射照明用光学系１２０の対物レンズ１２４、半透過反射板１２３、λ／４板１２２を通過し、偏光ビームスプリッタ１２１を通過する。次に、結像光学系１４０の結像レンズ１４１で第２の像を撮像センサ面に結像する。撮像センサ１５１は第２の開口部によって照明されたマスク上の領域を取得できる位置に配置し、第２の像の内、第２の開口部を通過した第２の部分像のみを撮像センサ１５１に結像する。
【００２０】
図３は、半透過反射板１２３によって反射された第１の像と、対象物１３１によって反射された第２の像と同一面上に結像させたと仮定した場合の仮想図である。図３の仮想面上の各結像点にて、各像が形成され、基準パターンと対象物の光路が近ければ近いほど、各像の間の間隔も近くなる。変位計測センサ１５３の視野と撮像センサ１５１の視野は可能な限り近接させたほうが揺らぎの影響を同一にできるため、好ましい。しかし、センサの物理的制約及び基準パターン及び対象物の光路が近接することに起因する撮像対象外像のセンサへの映り込みの問題がある。そのために、結像点の直前に、少なくとも変位計測センサ視野領域を反射する変位計測センサミラー１５２を設置し、反射された光を変位計測センサにて計測する構成とする。第1の部分像は半透過反射板の角度調整によって所望の位置にシフト調整される。なお、変位計測センサミラー１５２による反射及び変位計測センサ１５３による撮像は基準パターンの撮像から、光路中の揺らぎの影響を測定できる構成であれば、変位計測センサミラー１５２及び変位計測センサ１５３は、いずれの実施の形態においても上記の構成以外であっても構わない。
【００２１】
結像光学系１４０内で、基準パターンの光線（二点長鎖線）は、検査対象物の光線（破線）とほぼ同じ光路を通ってセンサ１５１に結像する。このため、特に光路長の長い結像光学系１４０の光路内で空気揺らぎが発生したとしても、検査対象物面１３１からの光線（破線）と基準パターンからの光線（二点長鎖線）がほぼ同一の影響を受けるため、変位計測センサ１５３で測定された像（第１の部分像）に生じた変位によって対象物面１３１の像（第２の部分像）の変位計測が可能となる。
【００２２】
基準画像生成工程として、基準画像生成回路１６２は、まず、所定の領域毎に、例えば、磁気ディスク装置（記憶装置１８１）から設計データを読み出し、読み出された被検査試料となる対象物の設計データを２値ないしは多値のイメージデータである展開画像データに変換（展開処理）する。所定の領域は、光学画像と比較する画像の領域（エリア）とすればよい。例えば、１０２４×１０２４画素の領域（エリア）とする。
【００２３】
設計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、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。
【００２４】
かかる図形データが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内に格納される。言い換えれば、占有率演算部において、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パターンメモリ、或いは磁気ディスク装置に出力する。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に格納される。
【００２５】
そして、画像処理工程として、基準画像生成回路１６２は、展開画像データを入力し、展開画像データに対してデータ処理（画像処理）を行い、光学画像データと比較するための基準画像データを生成する。基準画像生成回路１６２は、基準画像データ生成部の一例となる。基準画像生成回路１６２は、展開画像データに適切なフィルタ処理を施してもよい。
【００２６】
出力された参照データ（基準画像データ）は、比較回路１６３に出力される。参照データは、各画素毎に例えば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。
【００２７】
次に、変位計測センサ１５３での測定と演算回路１６１について説明する。
基準パターンと変位計測センサの構成を図４に示す。本構成では、図４（ａ）の模式図に示すように、第１の開口部１１２−Ａは例えば十字形状のものを用いた。基準パターンは十字の他にもＸ，Ｙ変位を計測可能な形状であればよい。この像のパターン画像を上記に説明した光路（二点長鎖線）を経て変位計測センサ１５３に導入する。変位計測センサ１５３は図４（ｂ）に示すように例えば、４分割センサであり、基準パターンの十字の中心が分割の中心に来るように配置されている。空気揺らぎによる変位が無い場合における変位計測センサ１５３に第１の開口部１１２−Ａが結像されたイメージ図を図４（ｃ）に示す。４分割センサでは４つの領域に入射する光の強度を独立に計測することができ、それぞれの出力をＡ（１５３−Ａ）、Ｂ（１５３−Ｂ）、Ｃ（１５３−Ｃ）、Ｄ（１５３−Ｄ）とおくと、例えば、図４（ｄ）のように変位計測センサ１４４に結像された場合の十字像Ｘ変位、Ｙ変位は、演算回路系において、以下の演算によって算出できる。
Ｘ＝{（Ａ＋Ｂ）−（Ｂ＋Ｃ）}／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）
Ｙ＝{（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）}／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）
【００２８】
また、第１の開口部１１２−Ａ及び変位計測センサ１５３の構成はこれに限らず、図５に示すような構成もとり得る。この構成では、図５（ａ）のように第１の開口部１１２−Ａとして複数のスリットが形成され、Ｘ変位計測用が２つとＹ変位計測用が２つである。Ｘ変位計測用のスリットはＸ方向（図では左右方向）に長い長方形でＹ方向の位置をずらして形成される。Ｙ変位計測用のスリットはＹ方向（図では上下方向）に長い長方形で、Ｘ方向に位置をずらして形成される。このようなパターン像を変位計測センサに導入するが、変位計測センサ１５３に関しては、図５（ｂ）に示すような複数の開口部１５３−Ｆ、１５３−Ｇが形成された変位計測センサスリット板１５３−Ｅを４分割センサ自体に結像される配置より前側に配置されるようにさらに備えられている。変位計測センサスリット板１５３−Ｅを有する場合、図５（ｃ）のように重なっている場合、第１の開口部１１２−Ａのうち、変位計測センサスリット板１５３−Ｅを通過したパターンのみが、図５（ｄ）のように変位計測センサ１５３上に結像する。開口部１５３−Ｆ、１５３−Ｇを通過し、変位計測センサ１５３に結像された光の増減の比率から、例えば、以下の計算式によって変位量（Ｘ、Ｙ）を算出できる。
Ｘ＝（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）
Ｙ＝（Ｃ−Ｄ）／（Ｃ＋Ｄ）
基準パターン、変位計測センサ（スリット板）の構成は上記のようにＸ及びＹの変位を求められるような構成であれば特に限定はない。Ｘ、Ｙのどちらか一方のみの揺らぎの影響を知りたい場合は、センサ数、基準パターン形状、演算回路部などを調節して、どちらかの変位を測定する構成にすればよい。
【００２９】
一方、撮像センサ１５１から出力された測定データ（光学画像データ）と、演算された変位量（Ｘ、Ｙ）は、ステージ上における対象物の位置を示すレーザ変位計１３２のデータとともに比較回路１６３に出力される。測定データは、各画素毎に例えば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。
【００３０】
そして、比較工程として、比較回路１６３は、画素毎に、所定の判定条件で、該当する所定の領域の光学画像データと基準画像データとを比較する。以下、比較回路１６３内での処理を具体的に説明する。比較回路１６３内では、まず、１つのストライプ分の光学画像データを入力し、１つのストライプ分の光学画像データを基準画像と同じ領域サイズで切り出す。その際、切り出す領域は、基準画像を生成する際の領域に合わせることは言うまでもない。領域サイズが合わされた光学画像データは、比較回路１６３内の図示しないメモリに格納される。他方、生成された所定の領域の基準画像データも、比較回路１６３内の図示しない他のメモリに格納される。そして、レーザ変位計の変位量および基準パターンの変位量を使って、光学画像データの位置補正をする。この位置補正は、補間処理によってサブ画素単位で行われる。これにより、画像揺らぎの影響のない検査ができる。そして、アライメントされた光学画像データと基準画像データに対して、判定条件に従って画素毎に両者を比較し、欠陥の有無を判定する。判定条件としては、例えば、所定のアルゴリズムに従って画素毎に両者を比較し、欠陥の有無を判定する際の閾値Ｑｍが該当する。或いは、例えば、両者を比較し、欠陥の有無を判定する際の比較アルゴリズムが該当する。
【００３１】
そして、比較された結果は、例えば、記憶装置１８１に出力され、記憶される。記憶装置はさらに、モニタと接続され、結果をモニタに出力してもよいし、結果をプリンタで出力してもよい。記憶装置としては、磁気ディスク装置、磁気テープ装置、或いはＦＤ等が挙げられる。
【００３２】
（実施の形態２）
実施の形態２では光学系に像変位補正部を更に備えることで、リアルタイムで撮像された画像の変位補正（像変位補正）を行う。
この変位補正の方法は、図６のパターン検査装置１００−２の模式図のような構成を有するパターン検査装置を例にとり説明する。実施の形態２におけるパターン検査装置は可動機構１７１と補正回路１７３とを追加する点以外は図１と同様である。可動機構１７１は、補正回路１７３の制御信号にもとづいて結像レンズ１４１をＸ−Ｙ面内に動かして、リアルタイムで像変位補正をするものである。補正回路１７３は、変位計側センサ１５３における第１の像の変位が零（又は所望の範囲）になるように結像レンズ１４１を駆動する。例えばサーボ制御によって可動機構１７１を制御して、取得画像を安定化することができる。この方法では、露光時間内で生じる変位も高速に補正できることによりボケを低減できること、および、画像の補正で発生する誤差を即時に補正することができることが好ましい。なお、図６では例示として結像レンズ１４１を移動しているが、可動機構１７２を制御して、撮像センサ１５１を駆動するようにしても同様の効果を得ることができる。また、この他に像変位用平行平面板を傾ける構成としても同様の効果を得ることができる。
本構成の場合、実施の形態１と同様の演算回路部１６０で、第１の部分像の変位量を演算し、結果を比較することができる。そして、記憶装置１８１に結果を記憶し、さらに、結果をモニタ又はプリンタに出力することもできる。
なお、半透過反射板１２３の角度を調整する点は、実施の形態１における半透過反射板１２３の角度を調整する場合と同様である。
【００３３】
（実施の形態３）
実施の形態３では、実施の形態１では単一の変位計測センサであったが、変位計測センサを複数設置することにより、倍率変化の補正も可能にする。図７のパターン検査装置１００−３の模式図のような構成を有する。実施の形態３では、基準パターンからの光を異なる角度で反射するために、計２部の第１の半透過反射板１２３ａ、第２の半透過反射板１２３ｂをそれぞれ異なる角度で設置したこと、それぞれの半透過反射板で反射された基準パターンを結像する計２部の変位計測センサ（１５３ａ、１５３ｂ）とセンサに光を当てるための計２部の変位計測センサミラー（１５２ａ、１５２ｂ）を用いていること以外は図１と同様である。図７において、基準パターンの光路は一点長鎖線、二点長鎖線で示している。二点長鎖線が示す光路は実施の形態１において説明したものと同様であり、変位計測センサミラー１５２ａで反射され、変位計測センサ１５３ａで第1の部分像が結像される。一点長鎖線の基準パターンの光路は二点長鎖線の光路の、結像光学系１４０側の第１の半透過反射板１２３ａを透過した照明光のうち、対象物系１３０側の第２の半透過反射板１２３ｂで反射された照明光である。そして、第２の半透過反射板１２３ｂで反射された照明光は、結像レンズ１４１で第３の像として結像される。
そして、第１の部分像と同様に、少なくとも第３の像のうち第１の開口部を通過した部分である第３の部分像が、変位計測センサミラー１５２ｂで反射され、変位計測センサ１５３ｂで結像される。第２の半透過反射板で反射された基準パターンの光路も対象物の光路をほぼ同じ光路を通るため、反射板である変位計測センサミラー１５２ｂ、結像する変位計測センサ１５３ｂも撮像センサ１４２の近傍に設置されている。これらのセンサは、例えば、反射像が撮像センサ面上で撮像センサを挟む配置になるようにする。
【００３４】
図８は、半透過反射板１２３ａ，ｂによって反射された第１と第３の像と、対象物１３１によって反射された第２の像と同一面上に結像させたと仮定した場合の仮想図である。図８の仮想面上の各結像点にて、各像が形成され、基準パターンと対象物の光路が近ければ近いほど、各像のセンサの間隔も近くなる。変位計測センサ１５３ａ，ｂの視野と撮像センサ１５１の視野は可能な限り近接させたほうが揺らぎの影響を同一にできるため、好ましい。しかし、センサの物理的制約及び基準パターン及び対象物の光路が近接することに起因する撮像対象外像のセンサへの映り込みの問題がある。そのために、結像点の直前に、少なくとも変位計測センサ視野領域を反射する変位計測センサミラー１５２ａ，ｂを設置し、反射された光を変位計測センサ１５３ａ，ｂにて計測する構成とする。第1と第３の部分像は半透過反射板１２３ａ，ｂの角度調整によって所望の位置にシフト調整される。
【００３５】
図７のパターン検査装置の構成の場合は、演算回路１６１において、例えば、以下の計算式によって変位量と倍率変化値を算出できる。
Ｘ変位量＝（Ｘ１＋Ｘ２）／２
Ｙ変位量＝（Ｙ１＋Ｙ２）／２
Ｘ倍率変化値＝（Ｘ１−Ｘ２）／Ｌｘ
Ｙ倍率変化値＝（Ｙ１−Ｙ２）／Ｌｙ
なお、Ｌｘ、Ｌｙは各変位計測センサ間の距離である。
なお、第１の半透過反射板１２３ａと第２の半透過反射板１２３ｂの角度を調整する点は、実施の形態１における半透過反射板１２３の角度を調整する場合と同様である。
【００３６】
図７のパターン検査装置の構成にすることで、空気揺らぎによる倍率変化の情報を得ることができ、さらに詳細な空気揺らぎの情報を得て補正することができるようになる。
実施の形態３では半透過反射板、変位計測センサミラーと変位計測センサを２部ずつ用いたが、２部より多く設置しても良い。なお、半透過反射板の数が増えるほど反射する基準パターンの光量や対象物に届く光量が少なくなるため、数多く設置する場合は、例えば、半透過反射板の透過率を高くすることが好ましい。
そして、変位量（Ｘ、Ｙ）と倍率変化値（Ｘ、Ｙ）を使って、取得した光学画像の位値と倍率を補正する。具体的には、光学画像の位値に変位量（Ｘ、Ｙ）の変位量を足し合わせるとともに、画像の倍率をＸ、Ｙ方向それぞれの倍率変化値（Ｘ、Ｙ）の逆数を乗ずればよい。そして、補正された光学画像と基準画像との位置合わせを行えばよい。
本構成の場合、実施の形態１と同様の演算回路部１６０で、第１の部分像の変位量を演算し、結果を比較することができる。そして、記憶装置１８１に結果を記憶し、さらに、結果をモニタ又はプリンタに出力することもできる。
なお、図９のパターン検査装置１００−４の模式図の構成を有するパターン検査装置は、結像レンズ１４１と撮像センサ１５１に可動機構１７１，１７２を、さらに、補正回路１７３を備えること以外は図７と同様である。図９のような構成の装置では実施の形態２と同様に変位量が０（又は所望の範囲）になるように、さらに、Ｘ、Ｙ倍率変化値が１倍（又は所望の値）になるように補正回路１７３で演算し、例えばサーボ制御によって可動機構１７２，１７３を制御して、像変位補正と像倍率補正を併せて行い、取得画像を安定化することができる。
【００３７】
（実施の形態４）
実施の形態４では図１０のパターン検査装置２００−１の模式図のような構成を有する。実施の形態４におけるパターン検査装置は、符号の番号が図１では１００番台であったものが２００番台であること、対物レンズ２２４と対象物面２３１とレーザ変位計２３２の位置が図１と異なり、対物レンズ２２４と対象物面２３１は光源２１１からの照明光が偏光ビームスプリッタ２２１を通過する方向に設置されていること、λ／４板２２２ａとは別のλ／４板２２２ｂを対象物面２３１側にさらに有すること、基準パターンの光を反射する板が半透過反射板ではなく反射板２２３であること以外は図１と同様である。
第１の開口部２１２−Ａ（基準パターン）を通過し、偏光ビームスプリッタ２２１で反射された照明光は、照明光が第１のλ／４板２２２ａを通過し、理想的には全反射する反射板２２３で反射され、再度第１のλ／４板２２２ａを通過する。そして、再度第１のλ／４板２２２ａを通過した光は、偏光ビームスプリッタ２２１を通過して、実施の形態１と同様に少なくとも第1の部分像が、変位計測センサ２５３に結像される。第２の開口部２１２−Ｂ（対象物面）を通過し、偏光ビームスプリッタ２２１を通過した照明光は、第２のλ／４板２２２ｂを通過し、対物レンズ２２４を通過し、対象物２３１を照射する。対象物面２３１のパターンを照射して反射された反射光は、対物レンズ２２４、λ／４板２２２ｂを通過する。そして、偏光ビームスプリッタ２２１で反射され、実施の形態１と同様に第２の部分像のみが、撮像センサ２５１に結像される。以上のこと以外は実施の形態１と同様の構成の装置である。
本構成の場合、実施の形態１と同様の演算回路部２６０で、第１の部分像の変位量を演算し、結果を比較することができる。そして、記憶装置２８１に結果を記憶し、さらに、結果をモニタ又はプリンタに出力することもできる。
なお、反射板２２３の角度を調整する点は、実施の形態１における半透過反射板１２３の角度を調整する場合と同様である。
なお、図１１のパターン検査装置２００−２の模式図の構成を有するパターン検査装置は、結像レンズ２４１と撮像センサ２５１に可動機構２７１，２７２を、さらに、補正回路２７３を備えること以外は図１０と同様である。図１１のような構成の装置では実施の形態２と同様の像変位補正をさらにすることができる。
【００３８】
（実施の形態５）
実施の形態５では図１２のパターン検査装置２００−３の模式図のような構成を有するパターン検査装置について説明する。基準パターンを反射する半透過反射板２２３ａ、反射板２２３ｂを用い、これらの（半透過）反射板の角度が異なり、計２部の変位計測センサミラー（２５２ａ、２５２ｂ）と計２部の変位計測センサ（２５３ａ、２５３ｂ）を用いること以外は図１０と同様である。
図１２において、基準パターンの光路は一点長鎖線、二点長鎖線で示している。二点長鎖線が示す光路は実施の形態４において説明したものと同様であり、照明光の内、半透過反射板２２３ａで反射された照明光が、第１の変位計測センサミラー２５２ａで反射され、第１の変位計測センサ２５３ａで第1の部分像が結像される。一点長鎖線の基準パターンの光路は、結像光学系２４０側の半透過反射板２２３ａを通過した照明光の内、対象物系２３０側の反射板２２３ｂで反射された照明光の光路である。そして、反射板２２３ｂで反射された照明光は、結像光学系２４０において第３の像として結像される。そして、実施の形態３と同様に、第３の像の内、少なくとも第1の開口部２１２−Ａを通過した部分の第３の部分像が、第２の変位計測センサミラー２５２ｂで反射され、第２の変位計測センサ２５３ｂで結像される。
本構成の場合、実施の形態３と同様の演算回路部２６０で、第１と第３の部分像の変位量と、第２の部分像の倍率変化値を演算し、結果を比較することができる。そして、記憶装置２８１にこの結果を記憶し、さらに、結果をモニタ又はプリンタにその結果を出力することもできる。
なお、半透過反射板２２３ａと反射板２２３ｂの角度を調整する点は、実施の形態１における半透過反射板１２３の角度を調整する場合と同様である。
なお、図１３のパターン検査装置２００−４の模式図の構成を有するパターン検査装置は、結像レンズ２４１と撮像センサ２５１に可動機構２７１，２７２を、さらに、補正回路２７３を備えること以外は図１２と同様である。図１３のような構成の装置では実施の形態３と同様の像変位補正と像倍率補正をさらにすることができる。
なお、（半透過）反射板、変位計測センサミラー、変位計測センサは２部より多い構成であってもよい。
【００３９】
（実施の形態６）
実施の形態６では図１４のパターン検査装置３００−１の模式図のような構成を有する。実施の形態６におけるパターン検査装置は、符号の番号が図１では１００番台であったものが３００番台であること、半透過反射板がないこと、光源３１１からの照明光が偏光ビームスプリッタ３２１を通過する方向にλ／４板３２２ｂと反射板３２３が設置されていること以外は図１と同様である。
第２の開口部３１２−Ｂ（対象物面）を通過し、偏光ビームスプリッタ３２１で反射された照明光が、第１のλ／４板３２２ａを通過し、対物レンズ３２４を通過し、対象物３３１を照射する。対象物面３３１のパターンを照射して反射された反射光は、対物レンズ３２４、λ／４板３２２ｂを通過し、偏光ビームスプリッタ２２１で反射され、実施の形態１と同様に第２の部分像のみが撮像センサ３５１に結像される。第1の開口部３１２−Ａ（基準パターン）を通過し、偏光ビームスプリッタ３２１を通過した照明光は、第２のλ／４板３２２ｂを通過し、半透過反射板の代わりに理想的には全反射する反射板３２３で反射され、再度第２のλ／４板３２２ａを通過する。再度第２のλ／４板３２２ａを通過した光は、偏光ビームスプリッタ３２１で反射されて、実施の形態１と同様に第1の部分像が変位計測センサ３５３に結像される。以上のこと以外は実施の形態１と同様の構成の装置である。
本構成の場合、実施の形態１と同様の演算回路部３６０で、第１の部分像の変位量を演算し、結果を比較することができる。そして、記憶装置３８１に結果を記憶し、さらに、結果をモニタ又はプリンタに出力することもできる。
なお、反射板３２３の角度を調整する点は、実施の形態１における半透過反射板１２３の角度を調整する場合と同様である。
なお、図１５のパターン検査装置３００−２の模式図の構成を有するパターン検査装置は、結像レンズ３４１と撮像センサ３５１に可動機構３７１，３７２を、さらに、補正回路３７３を備えること以外は図１４と同様である。図１５のような構成の装置では実施の形態２と同様の像変位補正をさらにすることができる。
【００４０】
（実施の形態７）
実施の形態７では図１６のパターン検査装置３００−３の模式図のような構成を有するパターン検査装置について説明する。実施の形態７におけるパターン検査装置は、基準パターンを反射する半透過反射板３２３ａ、反射板３２３ｂを用い、これらの（半透過）反射板の角度が異なること、計２部の変位計測センサミラー（３５２ａ、３５２ｂ）と計２部の変位計測センサ（３５３ａ、３５３ｂ）を用いること以外は図１４と同様である。
図１６において、基準パターンの光路は一点長鎖線、二点長鎖線で示している。二点長鎖線が示す光路は実施の形態６において説明したものと同様であり、照明光の内、半透過反射板３２３ａで反射された照明光が、第１の変位計測センサミラー３４３ａで反射され、第１の変位計測センサ３４４ａで第１の部分像が結像される。一点長鎖線の基準パターンの光路は二点長鎖線の光路は、結像光学系３４０側の半透過反射板３２３ａを透過した光の内、対象物系３３０側の反射板３２３ｂで反射された照明光の光路である。そして、反射板３２３ｂで反射された照明光は、結像光学系３４０において、第３の像として結像される。そして、実施の形態３と同様に、第３の像の内、少なくとも第１の開口部３１２−Ａを通過した部分の第３の部分像が、第２の変位計測センサミラー３４３ｂで反射され、第２の変位計測センサ３４４ｂで結像される。
図１６において、対象物パターンの光路は実施の形態１と同様に、第２の部分像が撮像センサ３５１で撮像される。
本構成の場合、実施の形態３と同様の演算回路部３６０で、第１と第３の部分像の変位量と、第２の部分像の倍率変化値を演算し、結果を比較することができる。そして、記憶装置３８１にこの結果を記憶し、さらに、結果をモニタ又はプリンタにその結果を出力することもできる。
本構成の場合、実施の形態３と同様の演算回路部３６０で、第１と第３の部分像の変位量と、第２の部分像の倍率変化値を演算し、さらに、演算結果を出力することが可能になる。
なお、半透過反射板３２３ａと反射板３２３ｂの角度を調整する点は、実施の形態１における半透過反射板１２３の角度を調整する場合と同様である。
なお、図１７のパターン検査装置３００−４の模式図の構成を有するパターン検査装置は、結像レンズ３４１と撮像センサ３５１に可動機構３７１，３７２を、さらに、補正回路３７３を備えること以外は図１６と同様である。図１７のような構成の装置では実施の形態３と同様の像変位補正と像倍率補正をすることができる。
なお、（半透過）反射板、変位計測センサミラー、変位計測センサは２部より多い構成であってもよい。
【００４１】
（実施の形態８）
実施の形態８では図１８のパターン検査装置４００−１の模式図のような構成を有するパターン検査装置について説明する。実施の形態８のパターン検査装置は符号の番号が図１では１００番台であったものが４００番台であること、λ／４板４２２と，半透過反射板４２３と、対物レンズ４２４と、対象物面４３１と、レーザ変位計４３２の配置が図１と異なり、光源４１１からの照明光が偏光ビームスプリッタ４２１を通過する方向にλ／４板４２２と，半透過反射板４２３と、対物レンズ４２４と、対象物面４３１が設けられていること以外は図１と同様である。
図１８において、実施の形態８の光路は、第１と第２の開口部４１２−Ａ，Ｂを通過した照明光が、偏光ビームスプリッタ４２１を通過し、第１の半透過反射板４２３ａ、第２の半透過反射板４２３ｂ、対象物面４３１で反射された照明光が偏光ビームスプリッタ４２１で反射され、結像光学系４４０に導入すること以外は第１の実施の形態と同様の光路である。そして、実施の形態１と同様に第１の部分像が、変位計測センサ４５３に結像され、第２の部分像が撮像センサ４５１で撮像される。
本構成の場合、実施の形態１と同様の演算回路部４６０で、第１の部分像の変位量を演算し、結果を比較することができる。そして、記憶装置４８１に結果を記憶し、さらに、結果をモニタ又はプリンタに出力することもできる。
なお、第１の半透過反射板４２３ａと第２の半透過反射板４２３ｂの角度を調整する点は、実施の形態１における半透過反射板１２３の角度を調整する場合と同様である。
なお、図１９のパターン検査装置４００−２の模式図の構成を有するパターン検査装置は、結像レンズ４４１と撮像センサ４５１に可動機構４７１，４７２を、さらに、補正回路４７３を備えること以外は図１８と同様である。図１９のような構成の装置では実施の形態２と同様の像変位補正をさらにすることができる。
【００４２】
（実施の形態９）
実施の形態９では図２０のパターン検査装置４００−３の模式図のような構成を有するパターン検査装置について説明する。実施の形態９におけるパターン検査装置は基準パターンを反射する計２部の第１と第２の半透過反射板（４２３ａ、４２３ｂ）を用いること、これらの半透過反射板の角度が異なること、計２部の変位計測センサミラー（４５２ａ、４５２ｂ）と計２部の変位計測センサ（４５３ａ、４５３ｂ）を用いること以外は図１８と同様である。
図２０において、基準パターンの光路は一点長鎖線、二点長鎖線で示している。二点長鎖線が示す光路は実施の形態８において説明したものと同様であり、照明光の内、第１の半透過反射板で反射された照明光が、第１の変位計測センサミラー４５２ａで反射され、第１の変位計測センサ４５３ａで第１の部分像が結像される。一点長鎖線の基準パターンの光路は二点長鎖線の光路は、結像光学系４４０側の第１の半透過反射板４２３ａを通過した照明光の内、対象物系４３０側の第２の半透過反射板４２３ｂで反射された照明光の光路である。そして、第２の半透過反射板反射板４２３ｂで反射された照明光は結像光学系４４０において、第３の像として結像される。そして、実施の形態３と同様に第３の像の内、第１の開口部４１２−Ａを通過した部分の第３の部分像が第２の変位計測センサミラー４４３ｂで反射され、変位計測センサ４４４ｂで結像される。
本構成の場合、実施の形態３と同様の演算回路部４６０で、第１と第３の部分像の変位量と、第２の部分像の倍率変化値を演算し、結果を比較することができる。そして、記憶装置４８１にこの結果を記憶し、さらに、結果をモニタ又はプリンタにその結果を出力することもできる。
本構成の場合、実施の形態３と同様の演算回路部４６０で、第１と第３の部分像の変位量と、第２の部分像の倍率変化値を演算し、さらに、演算結果を出力することが可能になる。
なお、第１の半透過反射板４２３ａと第２の半透過反射板４２３ｂの角度を調整する点は、実施の形態１における半透過反射板１２３の角度を調整する場合と同様である。
なお、結像レンズ４４１や撮像センサ４５１にチルトないしシフト機構４７１，４７２と補正回路４７３を備えることで、図２１のパターン検査装置４００−４の模式図のような構成の装置を用いて、実施の形態３と同様の像変位補正と像倍率補正をさらにすることができる。
なお、半透過反射板、変位計測センサミラー、変位計測センサは２部より多い構成であってもよい。
【００４３】
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、磁気テープ装置、ＦＤ、或いはＲＯＭ（リードオンリメモリ）等の記憶媒体に記憶される。例えば、演算制御部を構成する演算回路、基準画像生成回路、比較回路等は、電気的回路で構成されていても良いし、制御計算機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。
また、演算回路、基準画像生成回路、比較回路、補正回路等は図示しない配線によって記憶装置、モニタ、プリンタ等と接続されていてもよい。
【００４４】
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、上述したＤｉｅ ｔｏ Ｄａｔａｂａｓｅ検査だけでなく、Ｄｉｅ ｔｏ Ｄｉｅ検査を行う際の位置合わせにも同様に適用可能である。
【００４５】
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。
【００４６】
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】
【００４７】
１００…パターン検査装置
１１０…照明光学系
１１１…光源
１１２…照明スリット
１１２−Ａ…第１の開口部（基準パターン）
１１２−Ｂ…第２の開口部（対象物面）
１１３…対物レンズ
１２０…反射照明光学系
１２１…偏光ビームスプリッタ
１２２…λ／４板
１２３…半透過反射板（１２３ａ：第１の半透過反射板、１２３ｂ：第２の半透過反射板）
１２４…対物レンズ
１３０…対象物系
１３１…対象物面
１３２…レーザ変位計
１４０…結像光学系
１４１…結像レンズ
１５１…撮像センサ
１５２…変位計測センサミラー（１５２ａ：第１の変位計測センサミラー、１５２ｂ：第２の変位計測センサミラー）
１５３…変位計測センサ（１５３ａ：第１の変位計測センサ、１５３ｂ：第２の変位計測センサ）
１６１…演算回路
１６２…基準画像生成回路
１６３…比較回路
１７１…対物レンズ可動機構
１７２…撮像センサ可動機構
１７３…補正回路
１８１…記憶装置
２２２ａ…第１のλ／４板
２２２ｂ…第２のλ／４板
２２３…反射板（２２３ａ：半透過反射板、２２３ｂ：反射板）
３２２ａ…第１のλ／４板
３２２ｂ…第２のλ／４板
３２３…反射板（３２３ａ：半透過反射板、３２３ｂ：反射板）
未記載の符号の説明は実施の形態を参照
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１と第２の開口部が形成されたスリット板と、
前記スリット板を介して照明光を照射する照明光学系と、
前記照明光の一部を反射し、前記照明光の残部をパターン形成された対象物面側に通過させる半透過反射板と、
前記半透過反射板で反射された第１の像と、前記対象物面で反射された第２の像とを結像する結像光学系と、
前記第１の像の内、前記第１の開口部を通過した第１の部分像の変位を測定する変位計測センサと、
前記第２の像の内、前記第２の開口部を通過した第２の部分像を撮像する撮像センサと、
前記第２の部分像の光学画像と比較するための基準画像を生成する基準画像生成回路と、
前記第１の部分像の位置の変位量を演算する演算回路と、
前記第１の部分像の位置の変位量を用いて、前記光学画像と前記基準画像とを比較する比較回路と、
を備えたことを特徴とするパターン検査装置。
【請求項２】
第１と第２の開口部が形成されたスリット板と、
前記スリット板を介して照明光を照射する照明光学系と、
前記照明光を通過と反射で分岐するビームスプリッタと、
前記ビームスプリッタで反射された前記照明光の一部を反射する反射板と、
前記反射板で反射された第１の像と、前記ビームスプリッタを通過し、パターン形成された対象物面で反射された前記照明光の残部による第２の像とを結像する結像光学系と、
前記第１の像の内、前記第１の開口部を通過した第１の部分像の変位を測定する変位計測センサと、
前記第２の像の内、前記第２の開口部を通過した第２の部分像を撮像する撮像センサと、
前記第２の部分像の光学画像と比較するための基準画像を生成する基準画像生成回路と、
前記第１の部分像の位置の変位量を演算する演算回路と、
前記第１の部分像の位置の変位量を用いて、前記光学画像と前記基準画像とを比較する比較回路と、
を備えたことを特徴とするパターン検査装置。
【請求項３】
第１と第２の開口部が形成されたスリット板と、
前記スリット板を介して照明光を照射する照明光学系と、
前記照明光を通過と反射で分岐するビームスプリッタと、
前記ビームスプリッタを通過した前記照明光の一部を反射する反射板と、
前記反射板で反射された第１の像と、前記ビームスプリッタで反射され、パターン形成された対象物面で反射された前記照明光の残部による第２の像とを結像する結像光学系と、
前記第１の像の内、前記第１の開口部を通過した第１の部分像の変位を測定する変位計測センサと、
前記第２の像の内、前記第２の開口部を通過した第２の部分像を撮像する撮像センサと、
前記第２の部分像の光学画像と比較するための基準画像を生成する基準画像生成回路と、
前記変位計測センサによって測定された前記第１の部分像の位置の変位量を演算する演算回路と、
前記第１の部分像の位置の変位量を用いて、前記光学画像と前記基準画像とを比較する比較回路と、
を備えたことを特徴とするパターン検査装置。
【請求項４】
第１と第２の開口部が形成されたスリット板と、
前記スリット板を介して照明光を照射する照明光学系と、
前記照明光の一部を反射し、前記照明光の残部をパターン形成された対象物面側に通過させる第１と第２の半透過反射板と、
前記第１の半透過反射板で反射された第１の像と、前記対象物面で反射された第２の像と、前記第２の半透過反射板で反射された第３の像とを結像する結像光学系と、
前記第１の像の内、前記第１の開口部を通過した第１の部分像の変位を測定する第１の変位計測センサと、
前記第２の像の内、前記第２の開口部を通過した第２の部分像を撮像する撮像センサと、
前記第３の像の変位の内、前記第１の開口部を通過した第３の部分像を測定する第２の変位計測センサと、
前記第２の部分像の光学画像と比較するための基準画像を生成する基準画像生成回路と、
前記第１と第３の部分像の位置の変位量と第２の部分像の倍率変化値を演算する演算回路と、
前記変位量と前記倍率変化値を用いて、前記光学画像と前記基準画像とを比較する比較回路と、
を備えたことを特徴とするパターン検査装置。
【請求項５】
第１と第２の開口部が形成されたスリット板と、
前記スリット板を介して照明光を照射する照明光学系と、
前記照明光を通過と反射で分岐するビームスプリッタと、
前記ビームスプリッタで反射された前記照明光の一部の内の一部を反射し、前記照明光の一部の内の残部を通過させる半透過反射板と、
前記半透過反射板を通過した前記照明光の内の残部を反射する反射板と、
前記半透過反射板で反射された第１の像と、前記ビームスプリッタを通過し、パターン形成された対象物面で反射された前記照明光の残部による第２の像と、前記反射板で反射された第３の像とを結像する結像光学系と、
前記第１の像の内、前記第１の開口部を通過した第１の部分像の変位を測定する第１の変位計測センサと、
前記第２の像の内、前記第２の開口部を通過した第２の部分像を撮像する撮像センサと、
前記第３の像の内、前記第１の開口部を通過した第３の部分像の変位を測定する第２の変位計測センサと、
前記第２の部分像の光学画像と比較するための基準画像を生成する基準画像生成回路と、
前記第１と第３の部分像の位置の変位量と、前記２の部分像の倍率変化値を演算する演算回路と、
前記変位量と前記倍率変化値を用いて、前記光学画像と前記基準画像とを比較する比較回路と、
を備えたことを特徴とするパターン検査装置。
【請求項６】
第１と第２の開口部が形成されたスリット板と、
前記スリット板を介して照明光を照射する照明光学系と、
前記照明光を通過と反射で分岐するビームスプリッタと、
前記ビームスプリッタを通過した前記照明光の一部の内の一部を反射し、前記照明光の一部の内の残部を通過する半透過反射板と、
前記半透過反射板を通過した前記照明光の一部の内の残部を反射する反射板と、
前記半透過反射板で反射された第１の像と、前記ビームスプリッタで反射され、パターン形成された対象物面で反射された前記照明光の残部による第２の像と、前記反射板で反射された第３の像とを結像する結像光学系と、
前記第１の像の内、前記第１の開口部を通過した第１の部分像の変位を測定する第１の変位計測センサと、
前記第２の像の内、前記第２の開口部を通過した第２の部分像を撮像する撮像センサと、
前記第３の像の内、前記第１の開口部を通過した第３の部分像の変位を測定する第２の変位計測センサと、
前記第２の部分像の光学画像と比較するための基準画像を生成する基準画像生成回路と、
前記第１と第３の部分像の位置の変位量と前記第２の部分像の倍率変化値を演算する演算回路と、
前記変位量と前記倍率変化値を用いて、前記光学画像と前記基準画像とを比較する比較回路と、
を備えたことを特徴とするパターン検査装置。
【請求項７】
前記結像光学系と撮像センサのどちらか又は両方に配置された少なくとも１つの可動機構と、
前記演算回路で演算した前記第１の部分像の位置の変位量を補正するように、前記可動機構を制御する補正回路と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のパターン検査装置。
【請求項８】
前記結像光学系と撮像センサのどちらか又は両方に配置された少なくとも１つの可動機構と、
前記演算回路で演算した前記第１と第３の部分像の位置の変位量を補正するように、前記可動機構を制御する補正回路と、
をさらに備えることを特徴とする請求項４乃至６のいずれかに記載のパターン検査装置。
【請求項９】
前記結像光学系と撮像センサのどちらか又は両方に配置された少なくとも１つの可動機構と、
前記演算回路で演算した前記第１と第３の部分像の位置の変位量を補正するように、前記可動機構を制御する補正回路と、
をさらに備えることを特徴とする請求項４乃至６のいずれかに記載のパターン検査装置。
【請求項１】
第１と第２の開口部が形成されたスリット板と、
前記スリット板を介して照明光を照射する照明光学系と、
前記照明光の一部を反射し、前記照明光の残部をパターン形成された対象物面側に通過させる半透過反射板と、
前記半透過反射板で反射された第１の像と、前記対象物面で反射された第２の像とを結像する結像光学系と、
前記第１の像の内、前記第１の開口部を通過した第１の部分像の変位を測定する変位計測センサと、
前記第２の像の内、前記第２の開口部を通過した第２の部分像を撮像する撮像センサと、
前記第２の部分像の光学画像と比較するための基準画像を生成する基準画像生成回路と、
前記第１の部分像の位置の変位量を演算する演算回路と、
前記第１の部分像の位置の変位量を用いて、前記光学画像と前記基準画像とを比較する比較回路と、
を備えたことを特徴とするパターン検査装置。
【請求項２】
第１と第２の開口部が形成されたスリット板と、
前記スリット板を介して照明光を照射する照明光学系と、
前記照明光を通過と反射で分岐するビームスプリッタと、
前記ビームスプリッタで反射された前記照明光の一部を反射する反射板と、
前記反射板で反射された第１の像と、前記ビームスプリッタを通過し、パターン形成された対象物面で反射された前記照明光の残部による第２の像とを結像する結像光学系と、
前記第１の像の内、前記第１の開口部を通過した第１の部分像の変位を測定する変位計測センサと、
前記第２の像の内、前記第２の開口部を通過した第２の部分像を撮像する撮像センサと、
前記第２の部分像の光学画像と比較するための基準画像を生成する基準画像生成回路と、
前記第１の部分像の位置の変位量を演算する演算回路と、
前記第１の部分像の位置の変位量を用いて、前記光学画像と前記基準画像とを比較する比較回路と、
を備えたことを特徴とするパターン検査装置。
【請求項３】
第１と第２の開口部が形成されたスリット板と、
前記スリット板を介して照明光を照射する照明光学系と、
前記照明光を通過と反射で分岐するビームスプリッタと、
前記ビームスプリッタを通過した前記照明光の一部を反射する反射板と、
前記反射板で反射された第１の像と、前記ビームスプリッタで反射され、パターン形成された対象物面で反射された前記照明光の残部による第２の像とを結像する結像光学系と、
前記第１の像の内、前記第１の開口部を通過した第１の部分像の変位を測定する変位計測センサと、
前記第２の像の内、前記第２の開口部を通過した第２の部分像を撮像する撮像センサと、
前記第２の部分像の光学画像と比較するための基準画像を生成する基準画像生成回路と、
前記変位計測センサによって測定された前記第１の部分像の位置の変位量を演算する演算回路と、
前記第１の部分像の位置の変位量を用いて、前記光学画像と前記基準画像とを比較する比較回路と、
を備えたことを特徴とするパターン検査装置。
【請求項４】
第１と第２の開口部が形成されたスリット板と、
前記スリット板を介して照明光を照射する照明光学系と、
前記照明光の一部を反射し、前記照明光の残部をパターン形成された対象物面側に通過させる第１と第２の半透過反射板と、
前記第１の半透過反射板で反射された第１の像と、前記対象物面で反射された第２の像と、前記第２の半透過反射板で反射された第３の像とを結像する結像光学系と、
前記第１の像の内、前記第１の開口部を通過した第１の部分像の変位を測定する第１の変位計測センサと、
前記第２の像の内、前記第２の開口部を通過した第２の部分像を撮像する撮像センサと、
前記第３の像の変位の内、前記第１の開口部を通過した第３の部分像を測定する第２の変位計測センサと、
前記第２の部分像の光学画像と比較するための基準画像を生成する基準画像生成回路と、
前記第１と第３の部分像の位置の変位量と第２の部分像の倍率変化値を演算する演算回路と、
前記変位量と前記倍率変化値を用いて、前記光学画像と前記基準画像とを比較する比較回路と、
を備えたことを特徴とするパターン検査装置。
【請求項５】
第１と第２の開口部が形成されたスリット板と、
前記スリット板を介して照明光を照射する照明光学系と、
前記照明光を通過と反射で分岐するビームスプリッタと、
前記ビームスプリッタで反射された前記照明光の一部の内の一部を反射し、前記照明光の一部の内の残部を通過させる半透過反射板と、
前記半透過反射板を通過した前記照明光の内の残部を反射する反射板と、
前記半透過反射板で反射された第１の像と、前記ビームスプリッタを通過し、パターン形成された対象物面で反射された前記照明光の残部による第２の像と、前記反射板で反射された第３の像とを結像する結像光学系と、
前記第１の像の内、前記第１の開口部を通過した第１の部分像の変位を測定する第１の変位計測センサと、
前記第２の像の内、前記第２の開口部を通過した第２の部分像を撮像する撮像センサと、
前記第３の像の内、前記第１の開口部を通過した第３の部分像の変位を測定する第２の変位計測センサと、
前記第２の部分像の光学画像と比較するための基準画像を生成する基準画像生成回路と、
前記第１と第３の部分像の位置の変位量と、前記２の部分像の倍率変化値を演算する演算回路と、
前記変位量と前記倍率変化値を用いて、前記光学画像と前記基準画像とを比較する比較回路と、
を備えたことを特徴とするパターン検査装置。
【請求項６】
第１と第２の開口部が形成されたスリット板と、
前記スリット板を介して照明光を照射する照明光学系と、
前記照明光を通過と反射で分岐するビームスプリッタと、
前記ビームスプリッタを通過した前記照明光の一部の内の一部を反射し、前記照明光の一部の内の残部を通過する半透過反射板と、
前記半透過反射板を通過した前記照明光の一部の内の残部を反射する反射板と、
前記半透過反射板で反射された第１の像と、前記ビームスプリッタで反射され、パターン形成された対象物面で反射された前記照明光の残部による第２の像と、前記反射板で反射された第３の像とを結像する結像光学系と、
前記第１の像の内、前記第１の開口部を通過した第１の部分像の変位を測定する第１の変位計測センサと、
前記第２の像の内、前記第２の開口部を通過した第２の部分像を撮像する撮像センサと、
前記第３の像の内、前記第１の開口部を通過した第３の部分像の変位を測定する第２の変位計測センサと、
前記第２の部分像の光学画像と比較するための基準画像を生成する基準画像生成回路と、
前記第１と第３の部分像の位置の変位量と前記第２の部分像の倍率変化値を演算する演算回路と、
前記変位量と前記倍率変化値を用いて、前記光学画像と前記基準画像とを比較する比較回路と、
を備えたことを特徴とするパターン検査装置。
【請求項７】
前記結像光学系と撮像センサのどちらか又は両方に配置された少なくとも１つの可動機構と、
前記演算回路で演算した前記第１の部分像の位置の変位量を補正するように、前記可動機構を制御する補正回路と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のパターン検査装置。
【請求項８】
前記結像光学系と撮像センサのどちらか又は両方に配置された少なくとも１つの可動機構と、
前記演算回路で演算した前記第１と第３の部分像の位置の変位量を補正するように、前記可動機構を制御する補正回路と、
をさらに備えることを特徴とする請求項４乃至６のいずれかに記載のパターン検査装置。
【請求項９】
前記結像光学系と撮像センサのどちらか又は両方に配置された少なくとも１つの可動機構と、
前記演算回路で演算した前記第１と第３の部分像の位置の変位量を補正するように、前記可動機構を制御する補正回路と、
をさらに備えることを特徴とする請求項４乃至６のいずれかに記載のパターン検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２０１１−２５７１６４（Ｐ２０１１−２５７１６４Ａ）
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２９５７０（Ｐ２０１０−１２９５７０）
【出願日】平成２２年６月７日（２０１０．６．７）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【出願人】（０００２２０３４３）株式会社トプコン (904)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月７日（２０１０．６．７）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【出願人】（０００２２０３４３）株式会社トプコン (904)
【Ｆターム（参考）】
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