マスク検査装置
【課題】マスク検査装置において、２つの検出画像を比較してマスクの欠陥有無を検出可能とする。
【解決手段】光源１から出射された深紫外線領域のレーザ光を照明光として、所定のパターンが形成されたマスク２００に照射する照明光学系２と、２つのＴＤＩセンサ１１，１２と、照明光が照射されたマスク２００の照明領域のうち、互いに異なる検出対象領域からの光を同時に、かつ各別に２つのＴＤＩセンサ１１，１２に結像させる２つの結像光学系と、２つのＴＤＩセンサ１１，１２によりそれぞれ検出して得られた２つの像のサイズを一致させる像倍率補正手段と、像倍率補正手段によりサイズが一致された２つの像に基づいて、マスク２００の欠陥を検出する信号処理系２０とを備える。
【解決手段】光源１から出射された深紫外線領域のレーザ光を照明光として、所定のパターンが形成されたマスク２００に照射する照明光学系２と、２つのＴＤＩセンサ１１，１２と、照明光が照射されたマスク２００の照明領域のうち、互いに異なる検出対象領域からの光を同時に、かつ各別に２つのＴＤＩセンサ１１，１２に結像させる２つの結像光学系と、２つのＴＤＩセンサ１１，１２によりそれぞれ検出して得られた２つの像のサイズを一致させる像倍率補正手段と、像倍率補正手段によりサイズが一致された２つの像に基づいて、マスク２００の欠陥を検出する信号処理系２０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、ガラス基板上に所定のパターンが形成されたマスクを検査するマスク検査装置に関し、詳細には、深紫外線（ＤＵＶ）等の短波長化された照明光を用いたマスク検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体の製造に使用されるフォトマスク等、パターンが形成されたマスクに対して、そのパターンの形成状態を検査するマスク検査装置が知られている。
【０００３】
このマスク検査装置としては、所定のステージ上に配置されたマスクに照明光を照射する透過照明光学系もしくは反射照明光学系と、ＣＣＤセンサやＴＤＩ（Time Delay and Integration）センサ等の光検出手段と、マスクを透過し若しくはマスクで反射して得られた像を光検出手段に導く結像光学系と、光検出手段によって検出された検出画像を予め得られた設計データに基づく基準画像と比較して、マスクの欠陥有無を検出する欠陥検出手段とを備えたものが知られている。なお、結像光学系は、顕微鏡等に用いられる対物レンズと集光光学系とを含んだ構成となっている。
【０００４】
近時、半導体デバイスは高集積化が進展しているが、この高集積化は、マスク上の形成パターンの微細化により実現されるものであり、マスク検査装置においても検出分解能の向上が求められている。
【０００５】
そこで、結像光学系の対物レンズを高ＮＡ化するとともに、照明光として、より短波長である深紫外線（ＤＵＶ）を利用することによって、検出分解能を向上させることが行われている。
【０００６】
ここで、マスクパターンの欠陥は、主として、基板表面への異物の付着と、基板表面に形成されたＣｒ（クロム）等膜形成物質の表面への膜形成物質の残存とがあるが、これらの欠陥は、マスクの厚さ方向における形成位置が異なる。一方、結像光学系の対物レンズは、そのＮＡが大きくなるにしたがって焦点深度が浅くなるという特性を有しているため、これら両方の種類の欠陥を同時に検出することが困難になっている。
【０００７】
このため、ステージと結像光学系との間の距離を変化させたり、結像光学系と光検出手段との間の距離を変える等して、マスクの厚さ方向における検出対象面を変化させて、繰り返し検査を行う必要がある。
【０００８】
一方、上述した照明光学系として、透過照明光学系と反射照明光学系との両方を備え、これら透過照明光学系と反射照明光学系とを択一的に切り替えて、マスクを照明するマスク検査装置が提案されている（特許文献１）。
【０００９】
この態様のマスク検査装置は、欠陥の種類に応じて、検出に適した照明光学系に適宜切り替えることによって、マスクの欠陥を高精度に検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平１０−９７０５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、上述した透過照明光学系と反射照明光学系とを有するマスク検査装置によっても、各照明光学系ごとに検出対象領域を変えて順次検査を行わなければならないことに変わりはなく、検査時間が長くかかるという問題がある。
【００１２】
そして、半導体デバイスの高集積化がさらに進むと、それに応じてマスクも厚くなり、検査対象面等検出対象領域も増加し、検査時間がさらに長くなることが懸念される。
【００１３】
また、多数の検出対象領域を設定する場合に、対応する複数の結像光学系の配置空間を確保しつつ、各検出対象領域からの光を、強度をほとんど減衰させることなく各集光光学系に導入することが望まれる。
【００１４】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、検査時間が長くなるのを防止することができるとともに、多数の検出対象領域を設定する場合に、対応する複数の結像光学系の配置空間を確保しつつ、各検出対象領域からの光を、強度をほとんど減衰させることなく各集光光学系に導入することができるマスク検査装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係るマスク検査装置は、結像光学系および光検出手段をそれぞれ複数設けて、複数の検出対象領域を同時に検査することにより検査時間が長くなるのを防止するとともに、像倍率補正手段により、各光検出手段によって検出された像の大きさを合致させることにより、検出された像間での比較を容易にものである。
【００１６】
すなわち、本発明に係るマスク検査装置は、所定のパターンが形成されたマスクに照明光を照射する照明光学系と、複数の光検出手段と、前記照明光が照射された照明領域のうち、互いに異なる検出対象領域からの光を同時に、かつ各別に前記複数の光検出手段に結像させる、前記複数の光検出手段にそれぞれ対応して設けられた複数の結像光学系と、前記複数の光検出手段によりそれぞれ検出して得られた複数の像のサイズを一致させる像倍率補正手段と、前記サイズが一致された複数の像に基づいて、前記マスクの欠陥を検出する欠陥検出手段とを備え、前記複数の結像光学系は、該複数の結像光学系について共用された単一の対物レンズと、それぞれの前記結像光学系に対応した複数の集光光学系と、前記対物レンズを通った前記互いに異なる検出対象領域からの光を、前記複数の集光光学系のうち対応するものに分離する全反射ミラーとを有し、前記対物レンズは、前記集光光学系との間で前記検出対象領域の像面を形成するように設定され、前記全反射ミラーは、前記像面の近傍に配置され、前記像倍率補正手段は、前記複数の像の各像倍率を取得する像倍率取得手段と、前記結像光学系の一部として設けられ、前記像倍率取得手段によって取得された前記各像の像倍率に基づいて、前記光検出手段に投影される像のサイズを調整する補正光学系である補正手段とを有することを特徴とする。
【００１７】
ここで、光検出手段としては、ＣＣＤセンサ、ＣＭＯＳセンサ、ＴＤＩセンサ等を用いることができる。
【００１８】
また、照明領域とは、マスクの厚さ方向に直交する特定の一面内での領域のみを意味するものではなく、マスクの厚さ方向に照明光が通過する全ての領域を含む。
【００１９】
したがって、照明領域のうち互いに異なる検出対象領域とは、マスクの厚さ方向についての互いに異なる位置（マスクの厚さ方向に直交する互いに異なる面）や、マスクの厚さ方向について同一の面（マスクの厚さ方向に直交する特定の面）内における互いに異なる領域を意味する。
【００２０】
本発明に係るマスク検査装置においては、複数の結像光学系が、この複数の結像光学系について共用された単一の対物レンズと、各結像光学系に各別に対応する複数の集光光学系と、対物レンズを通った、互いに異なる検出対象領域からの光を、複数の集光光学系のうち対応するものに分離して導く全反射ミラーとを有するものであるため、多数の検出対象領域を設定する場合にも、対応する複数の結像光学系の配置空間を確保し易く、かつ複数の光検出手段への光路を分割し易いとともに、全反射ミラーでの反射によれば、光を、その強度をほとんど減衰させることなく各集光光学系に導入することができる。
【００２１】
さらに、対物レンズは、集光光学系との間で前記検出対象領域の像面を形成するように設定され、全反射ミラーは、その像面の近傍に配置されているため、全反射ミラーとして大きなサイズのものを用いる必要がなく、したがって、結像光学系のサイズが大きくなるのを防止することができる。
【００２２】
また、本発明に係るマスク検査装置においては、照明光学系を、互いに異なる検出対象領域を各別に照明する２つの照明光学系であって、マスクに対して結像光学系が設けられた側とは反対の側に配設された透過照明光学系と、マスクに対して結像光学系が設けられた側に配設された反射照明光学系と、透過照明光学系および反射照明光学系のうち一方の照明光学系を、マスクに対して他方の照明光学系の側に配設位置を切り替える照明方向切替手段とを備えた構成とするのが好ましい。
【００２３】
欠陥の種類や欠陥の存在位置によっては、透過照明光学系による透過照明での検出に適する場合と、反射照明光学系による反射照明での検出に適する場合とがあり、これら透過照明光による透過照明光像と反射照明による反射照明光像との双方を検出することにより、欠陥検出の精度を向上させることができるからである。
【００２４】
また、照明方向切替光学系によって照明方向を切り替えることにより、複数の透過照明光像あるいは複数の反射照明光像を得ることができ、得られた像の倍率差を求めるうえで、像の比較を行い易いという効果もある。
【００２５】
また、本発明に係るマスク検査装置においては、像倍率取得手段を、複数の光検出手段によって検出された像に基づいて、これら複数の像の各像倍率を算出することにより取得するものとするのが好ましい。
【００２６】
実際に検出された像に基づいて像倍率を検査することにより、光学系の光学特性に個体差がある場合にも、その個体差をも含めた像倍率を得ることができるため、像倍率を高精度に求めることができるからである。
【００２７】
また、本発明に係るマスク検査装置においては、像倍率取得手段は、少なくとも各結像光学系と光検出手段との間の距離ごとに予め求められた像倍率を読み出すことにより取得するものとするのが好ましい。
【００２８】
すなわち、光検出手段に結像される光像のサイズは、光学的には、各結像光学系の光学特性、各結像光学系と検出対象領域との間の距離、および各結像光学系と各光検出手段との間の距離の組合せによって規定される。
【００２９】
ここで、各結像光学系と検出対象領域との間の距離と、各結像光学系と各光検出手段との間の距離とは、結像光学系の共役関係によって、一方が特定されると他方が特定されるため、実質的には、各結像光学系の光学特性、および各結像光学系と各光検出手段との間の距離の組合せによって規定される。
【００３０】
そして、マスク検査装置における各結像光学系の光学特性は、各結像光学系を交換しない限り変化せず一定であるため、光検出手段に結像される光像のサイズは、実質的には各結像光学系と各光検出手段との間の距離によって特定することができるといえる。
【００３１】
したがって、予め実験的に、各結像光学系と各光検出手段との間の距離を変化させて、各距離ごとの像の倍率を求め、この求められた倍率と、各結像光学系と各光検出手段との間の距離とを、参照テーブルや関数形式で対応付け、この対応付けを像倍率補正手段に予め記憶させておき、あるいは外部のデータベースに予め記憶させておき、実際のマスク検査の際に得られた結像光学系と光検出手段との間の距離に対応する像倍率を、参照テーブル等を参照して読み出すことにより、簡便に像倍率を得ることができる。
【００３２】
一方、本発明に係るマスク検査装置においては、像倍率取得手段は、複数の光検出手段によって実際にリアルタイムに検出された像に基づいて各像倍率を算出するものでなくてもよく、実際の検出に先立って、例えば同じ検出対象物（マスク）の同じ検査領域において予め求められた複数の像の各像倍率が記憶されたホストコンピュータから、それら各像倍率を受信することにより取得するものであってもよい。
【００３３】
このように予め求められた像倍率を受信することにより取得するものであれば、個々のマスクを検査する都度、像倍率を算出する必要がないため、特に大量のマスクを検査する場合に、検査時間を大幅に短縮することができる。
【００３４】
また、本発明に係るマスク検査装置においては、光検出手段としてＴＤＩセンサを適用するとともに、補正手段として、このＴＤＩセンサの動作周期を調整する周期補正回路を適用するのが好ましい。
【００３５】
ＴＤＩセンサは光検出手段として既存の構成であり、周期補正回路は電子回路であるため欠陥検出手段に対してサイズを大きくすることなく組み込むことができる。しかも、物理的な占有空間を要する補正光学系を備える必要がないため、マスク検査装置の小型化、製造コストの低減に資することができるとともに、補正処理範囲（ダイナミックレンジ）や補正分解能の設定自由度を高めることができる。
【００３６】
また、本発明に係るマスク検査装置においては、互いに異なる検出対象領域を、マスクの厚さ方向について同一の面内における互いに異なる領域とするのが好ましい。
【００３７】
マスクの厚さ方向について同一の面内における互いに異なる領域からそれぞれ得られる像は、マスクの全面を走査したとき、本来は全く同一の画像を形成するところ、透過光像と反射光像とで比較することにより、透過光または反射光のうちいずれかの照明光によって検出されやすい特性の欠陥を、簡便に検出することができる。
【００３８】
また、本発明に係るマスク検査装置においては、互いに異なる検出対象領域を、マスクの厚さ方向についての互いに異なる位置とするのが好ましい。
【００３９】
マスクの厚さ方向の互いに異なる複数の面からそれぞれ像を得ることができるため、マスクの厚さ方向の互いに異なる複数の面のいずれかに存在する欠陥を、１回の走査で検出することができるからである。
【発明の効果】
【００４０】
本発明に係るマスク検査装置によれば、複数の結像光学系によって、照明光が照射された照明領域のうち、互いに異なる検出対象領域からの光を同時に、かつ各別に、別異の光検出手段に結像させることができ、互いに異なる検出対象領域についての複数の画像を得ることができる。
【００４１】
したがって、互いに異なる検出対象領域についての検出画像の取得に要する時間を、従来よりも短縮することができる。
【００４２】
また、このようにして得られた複数の検出画像は、像倍率補正手段によって、像のサイズが一致するように補正されているため、相互に直接対比して、マスクの欠陥有無を検出することができる。
【００４３】
この場合、各検出像を、それぞれ基準となる設計データ等に基づく基準像と比較する必要がなくなり、欠陥検出手段の構成を簡略化することができる。
【００４４】
また、各検出像をそれぞれ基準像と比較する機能を有する欠陥検出手段を備えたマスク検査装置においても、両検出像を直接比較することにより、簡便に欠陥を検出することができる。
【００４５】
さらに、像倍率補正手段を、複数の像の各像倍率を取得する像倍率取得手段と、結像光学系の一部として設けられ、像倍率取得手段によって取得された各像の像倍率に基づいて、光検出手段に投影される像のサイズを調整する補正光学系である補正手段とによって構成することにより、像倍率取得手段と補正手段とについてそれぞれ種々の態様を採ることができ、多様な構成を採用することができる。
【００４６】
また、補正手段が、結像光学系（集光光学系）の一部として、光検出手段に投影される像のサイズを調整する補正光学系であるため、補正光学系を通して光検出手段に像を結像させることとなり、実際の検査の際に、光検出手段には、倍率差が補正された像を結像させることができる。したがって、光検出手段によって得られた像のデータに対し、後処理によって像のサイズを調整するのではなく、補正された像をリアルタイムに得ることができる点で、迅速に検査結果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の第１実施形態に係るマスク検査装置を示すブロック図である。
【図２】石英ガラスの表面に、膜形成物質によって所定のパターンが形成されマスクを模式的に表した平面図である。
【図３】図２に示したマスクの厚さ方向に沿った断面を示す断面図である。
【図４】マスクの欠陥の態様を示す図２相当の平面図である。
【図５】マスクの厚さ方向について、欠陥が形成される位置の相違を示す図３相当の断面図である。
【図６】各ＴＤＩセンサによって検出される検出対象領域を模式的に示す図である。
【図７】対物レンズの視野内において空間的に分離された２つの検出対象領域を示す図である。
【図８】集光光学系とＴＤＩセンサとの間の距離を変化させることによって、検出対象領域が光軸方向に変動することを示す模式図である。
【図９】反射照明光学系の照明方向を変化させた状態を示す模式図であり、（ａ）は反射側に配した状態、（ｂ）は透過側に配した状態、をそれぞれ示す。
【図１０】本発明の第２実施形態に係るマスク検査装置を示すブロック図である。
【図１１】図１０に示したマスク検査装置において、集光光学系とＴＤＩセンサとの間の距離を変化させることによって、検出対象領域が光軸方向に変動することを示す模式図である。
【図１２】本発明の第３実施形態に係るマスク検査装置を示すブロック図である。
【図１３】互い異なる２つの検出対象領域を一括的に照明しつつ、これら２つの検出対象領域を分離して検出する様子を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
以下、本発明に係るマスク検査装置の最良の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００４９】
（実施形態１）
図１は、本発明の第１実施形態に係るマスク検査装置１００を示すブロック図である。図示のマスク検査装置１００は、深紫外線領域のレーザ光（例えば、波長２５７ｎｍ）を出射する光源１と、この光源１から出射されたレーザ光を照明光として、所定のパターンが形成されたマスク２００に照射する照明光学系２と、２つのＴＤＩセンサ１１，１２（光検出手段）と、照明光が照射されたマスク２００の照明領域のうち、互いに異なる検出対象領域からの光を同時に、かつ各別に２つのＴＤＩセンサ１１，１２に結像させる２つの結像光学系と、２つのＴＤＩセンサ１１，１２によりそれぞれ検出して得られた２つの像のサイズを一致させる像倍率補正手段と、像倍率補正手段によりサイズが一致された２つの像に基づいて、マスク２００の欠陥を検出する信号処理系２０（欠陥検出手段）とを備えている。
【００５０】
ここで、マスク２００は、例えば、図２に模式的に示すように、石英ガラス２１０の表面２１１に、膜形成物質としてのＣｒ等によって、所定のパターン２２０が形成されている。このマスク２００に形成されたパターン２２０は、例えば図３に示すような膜厚方向に沿った断面構造を有しており、同図（ａ）は、石英ガラス２１０の表面２１１にＣｒ膜を設けてパターン２２０を形成したもの、（ｂ）は石英ガラス２２０の表面２１１にＣｒ膜を等間隔で設けるとともに、隣接する２つのＣｒ膜の間に位相シフタ物質２３０を設けてパターン２２０を形成したもの、（ｃ）は石英ガラス２１０の表面２１１にＣｒ膜を等間隔で設けるとともに、Ｃｒ膜が設けられていない部分に、位相シフタとしての溝２４０を設けてパターン２２０を形成したものである。
【００５１】
この種のマスク２００は、石英ガラス２１０の表面２１１にＣｒを蒸着し、フォトレジスタを塗布した後、その一部を露光し、エッチングによりフォトレジスタを除去することによって生成される。
【００５２】
しかし、マスク２００は、この生成過程で以下のような欠陥が生じる場合がある。すなわち、マスク２００の平面視である図４（ａ）に示すように、パターン２２０を形成するＣｒ膜の一部が欠落してパターン２２０が設計よりも細くなるパターン細り欠陥２５０、同図（ｂ）に示すように、本来除去されるべきＣｒがＣｒ膜間に残存した膜形成物質残存欠陥２６０、同図（ｃ）に示すように、Ｃｒ膜の表面２２１に異物が付着した異物付着欠陥２７０等である。
【００５３】
そして、マスク２００の膜厚方向に沿った断面図である図５に示すように、異物付着欠陥２７０は、Ｃｒ膜の表面２２１に存在する場合（同図（ａ））、位相シフタ物質２３０の表面２３１または石英ガラス２１０の表面２１１に存在する場合（同図（ｂ））、溝２４０に存在する場合（同図（ｃ））等があり、また、膜形成物質残存欠陥２６０は、同図（ｃ）に示すようにＣｒ膜の表面２２１側に存在する場合だけでなく、Ｃｒ膜の底部すなわち石英ガラス２１０の表面２１１に存在する場合もある。
【００５４】
また、マスク検査装置１００の各結像光学系は、２つの結像光学系について共用された単一の対物レンズ４と、各結像光学系に対応した集光光学系５または６と、対物レンズを通った互いに異なる検出対象領域からの光を集光光学系５，６のうち対応するものに分離して導く全反射ミラー７との組合せによって構成されている。すなわち、第１結像光学系は、対物レンズ４と第１集光光学系５とからなり、第２結像光学系は、対物レンズ４と第２集光光学系６と全反射ミラー７とからなる。
【００５５】
ここで、第１結像光学系と第２結像光学系とは、対物レンズ４を共用している構成であるが、第１集光光学系５およびこの第１集光光学系５側のＴＤＩセンサ１１の配置関係、第２集光光学系６およびこの第２集光光学系６側のＴＤＩセンサ１２の配置関係、並びに対物レンズ４と第１集光光学系５との間に配設された全反射ミラー７によって、図６の光学系配置図および図７の平面図に示すように、第１集光光学系５側のＴＤＩセンサ１１には、対物レンズ４の視野２０１のうち一部の領域２０２のみが検出対象領域として検出され、第２集光光学系６側のＴＤＩセンサ１２には、対物レンズ４の視野２０１のうち、ＴＤＩセンサ１１とは異なる他の一部の領域２０３のみが検出対象領域として検出されるように設定されている。
【００５６】
すなわち、全反射ミラー７は、対物レンズ４を通った互いに異なる２つの検出対象領域２０２，２０３からの光を、２つの集光光学系５，６のうち対応するもの（検出対象領域２０２の光が対応する第１集光光学系５、検出対象領域２０３の光が対応する第２集光光学系６）に分離して導くように配置されている。
【００５７】
また、対物レンズ４は、集光光学系５，６との間で検出対象領域２０２，２０３の像面Ｐを形成するように設定され、全反射ミラー７は、この像面Ｐの近傍に配置されている。
【００５８】
なお、第１集光光学系５と第２集光光学系６とは同一の光学特性を有し、ＴＤＩセンサ１１とＴＤＩセンサ１２とは同一の構成である。
【００５９】
また、このマスク検査装置１００は、信号処理系２０によってそれぞれ制御されるマスク位置制御機構２１、第１合焦制御機構２２および第２合焦制御機構２３を備えている。ここで、マスク位置制御機構２１は、マスク２００を、対物レンズ４の光軸Ｃ１に直交する面内で移動させることにより、照明光を相対的に走査させるともに、対物レンズ４の光軸Ｃ１方向（Ｘ−Ｘ′方向）に移動させることにより、対物レンズ４とマスク２００との間の距離Ｌ１を調整可能とした機構である。
【００６０】
第１合焦制御機構２２は、第１集光光学系５をこの第１集光光学系５の光軸方向（Ｙ−Ｙ′方向）に移動させることにより、第１集光光学系５とＴＤＩセンサ１１との間の距離Ｌ２を調整可能とした機構であり、第２合焦制御機構２３は、第２集光光学系６をこの第６集光光学系６の光軸方向（Ｙ−Ｙ′方向）に移動させることにより、第２集光光学系６とＴＤＩセンサ１２との間の距離Ｌ３を調整可能とした機構である。
【００６１】
ここで、図８に示すように、第１集光光学系５とＴＤＩセンサ１１との間の距離Ｌ２を変化させると、ＴＤＩセンサ１１に結像されるマスク２００の厚さ方向の位置（対物レンズ４からの距離Ｌ１）が変化するため、第１集光光学系５を第１合焦制御機構２２によって移動させることにより、ＴＤＩセンサ１１による検出対象領域２０２を、マスク２００の厚さ方向に沿って変化させることができる。
【００６２】
同様に、第２集光光学系６とＴＤＩセンサ１２との間の距離Ｌ３を変化させると、ＴＤＩセンサ１２に結像されるマスク２００の厚さ方向の位置（対物レンズ４からの距離Ｌ１）が変化するため、第２集光光学系６を第２合焦制御機構２３によって移動させることにより、ＴＤＩセンサ１２による検出対象領域２０３を、マスク２００の厚さ方向に沿って変化させることができる。
【００６３】
また、像倍率補正手段は、各ＴＤＩセンサ１１，１２によって検出された像に基づいて、各像の像倍率を算出する倍率情報演算回路７３（像倍率取得手段）と、この倍率情報演算回路７３によって算出された各像の像倍率に基づいて、両像のサイズが略同一となるように、第１集光光学系５側の像のサイズを補正する、第１集光光学系５の一部として設けられた第１倍率補正光学系７１（補正手段）と、第２集光光学系６側の像のサイズを補正する、第２集光光学系６の一部として設けられた第２倍率補正光学系７２（補正手段）とを備えている。
【００６４】
これら倍率補正光学系７１，７２としては、ズーム光学系や、デフォーマブルミラーと称される素子に採用される位相変調素子などを用いることができる。
【００６５】
ここで、ズーム光学系によれば比較的大きな倍率差を補正することができ、デフォーマブルミラーに用いられる位相変調素子によれば、ズーム光学系では解消し切れない微小な倍率差を補正することができるため、両者を組み合わせるのが好ましい。
【００６６】
なお、デフォーマブルミラーに用いられる位相変調素子は、集光光学系５，６の瞳の位置に挿入される。
【００６７】
照明光学系２は、光源１から出射されたレーザ光のコヒーレント性を低減させて均一な照度を確保するための図示しないレーザ可干渉低減機構およびインテグレータと、前述した互いに異なる検出対象領域２０２，２０３と同等またはこれら検出対象領域２０２，２０３より僅かに広い領域を照明領域として各別に照明する２つの照明光学系であって、マスク２００に対して両結像光学系が設けられた側とは反対の側に配設された透過照明光学系２Ａと、マスク２００に対して両結像光学系が設けられた側に配設された反射照明光学系２Ｂと、透過照明光学系２Ａおよび反射照明光学系２Ｂのうち一方の照明光学系である反射照明光学系２Ｂを、マスク２００に対して他方の照明光学系である透過照明光学系２Ａの側に配設位置を切り替える照明視野切替光学系２Ｃ（照明方向切替手段）とを備えた構成である。
【００６８】
すなわち、透過照明光学系２Ａは、図９（ａ），（ｂ）に示すように、マスク２００に対して両結像光学系が設けられた側とは反対の側に固定的に配設されている一方、反射照明光学系２Ｂは、図９（ａ）に示すように、マスク２００に対して両結像光学系が設けられた側と、図９（ｂ）に示すように、マスク２００に対して両結像光学系が設けられた側とは反対の側とに移動可能に配設されており、照射視野切替光学系２Ｃによって、この配設位置が切り替えられる。
【００６９】
なお、反射照明光学系２Ｂは、マスク２００に対して透過照明光学系２Ａと同じ側に配設されているときは、透過照明光学系として作用するが、いずれの側に配置されたときにも、マスクに対する照明領域は変化しないように設定されている。
【００７０】
各照明光学系２Ａ，２Ｂの詳細構造は、例えば、特開２００２−３９９６０号公報、特願２００３−２０９０４３号の明細書等に示されており、コンデンサレンズ３を介して、あるいはミラー（図９（ａ））を介して、マスク２００の検出対象領域２０２，２０３をケーラ照明法によって均一に照明する。
【００７１】
次に、本実施形態に係るマスク検査装置１００の作用について説明する。
【００７２】
まず、照明光学系２の反射照明光学系２Ｂは、照明視野切替光学系２Ｃにより、図９（ａ）に示すように、マスク２００を挟んで透過照明光学系２Ａとは反対側に配置された状態とされ、光源１から出射されたレーザ光は、各照明光学系２Ａ，２Ｂにより、透過照明光Ｓ１または反射照明光Ｓ２として、マスク２００の領域２０２または２０３に各別に照射される。
【００７３】
このとき、第１集光光学系５側のＴＤＩセンサ１１および第２集光光学系６側のＴＤＩセンサ１２には、マスク２００の厚さ方向について同一の面Ｍ１内の検出対象領域２０２，２０３におけるパターン２２０の像が結像されるように、図８に示した距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３が設定されている。
【００７４】
そして、信号処理系２０の制御によってマスク位置制御機構２１が、マスク２００をこのマスク２００の面内で２次元状に移動（走査）させることにより、各ＴＤＩセンサ１１，１２には、マスク２００の走査速度に応じて順次変化する各検出対象領域２０２，２０３におけるパターン２２０の像が検出され、これら検出された像を表す信号が、信号処理系２０に順次転送され、マスク２００の全体の走査が終了したときには、信号処理系２０に、マスク２００の面Ｍ１全体についての透過光Ｓ１によるパターン２２０の透過光像を表すデータと、マスク２００の面Ｍ１全体についての反射光Ｓ２によるパターン２２０の反射光像を表すデータとが蓄積される。
【００７５】
この結果、マスク２００を１回走査するだけで、透過光Ｓ１と反射光Ｓ２とによる２つの像のデータを取得することができ、これら２つの像を、信号処理系２０が比較演算処理することにより、マスク２００の面Ｍ１における欠陥の有無を検出することができる。
【００７６】
ここで、本実施形態に係るマスク検査装置１００は、マスク２００の全面走査に先立って、マスクの一部のみを走査し、この一部についての透過光Ｓ１と反射光Ｓ２とによる２つの像のデータを得、この両データに基づいて、第１集光光学系５側の像と第２集光光学系６側の像との像サイズの倍率差を、倍率情報演算手段７３が算出する。
【００７７】
なお、第１集光光学系５と第２集光光学系６との光学特性が同一であれば、本来は両像のサイズは同一となるはずであるが、実際には、２つの光学系５，６が完全に同一の光学特性を有するとは限らない。また、距離Ｌ２と距離Ｌ３とが等しくない場合や、対物レンズ４と第１集光光学系５との間の距離と、対物レンズ４と第２集光光学系６との間の距離とが等しくない場合にも、両像のサイズが同一とならないことがある。
【００７８】
そして、両像のサイズが相違すると、両像を対比する際に適切な比較を行うことができない。
【００７９】
そこで、マスク２００の本検査に先立って、このように両像の一部について両像のデータを取得し、この取得されたデータに基づいて、両像のサイズ差を倍率情報演算回路７３により倍率差として算出し、算出して得られた倍率差を解消するように、すなわち、両像のサイズが同一となるように、倍率情報演算回路７３が、算出された倍率差に基づいて、第１倍率補正光学系７１および第２倍率補正光学系７２を調整する。
【００８０】
このように、マスク２００の本検査に先立って倍率補正を行うことにより、本検査によって得られる各像のサイズは同一に調整され、この同一サイズの２つの透過光像と反射光像とを信号処理系２０が比較し、マスク２００の欠陥を精度よく検出することができる。
【００８１】
なお、このように、透過光像と反射光像とを直接対比するのは、欠陥の種類やサイズによっては、透過光による検出に適したものと反射光による検出に適したものとがあり、一方の光像では検出できるが他方の光像では検出されない種類の欠陥を、簡単に検出することができるからである。
【００８２】
また、両光像を直接比較するのではなく、信号処理系２０に、マスク２００のパターンの設計データを予め記憶させ、あるいは外部の設計データベースから読み込んで、各光像のデータを設計データと各別に比較して、欠陥の検出を行うものであってもよい。
【００８３】
このような、設計データとの各別の比較による欠陥検出によれば、透過光像および反射光像のいずれにも現れる欠陥の像が存在する場合に有効である。
【００８４】
すなわち、当該欠陥は、両光像同士を比較しても、両像の差異として検出されない可能性があるからである。
【００８５】
以上のように、本実施形態に係るマスク検査装置１００によれば、透過光像と反射光像とを、１回のマスク走査によって得ることができるため、透過光像と反射光像とを取得する必要があるマスク検査に関して、各光像を順次取得する従来のマスク検査装置よりも、検査の迅速化を図ることができる。
【００８６】
さらに、本実施形態のマスク検査装置１００は、その結像光学系が、対物レンズ４を通った、互いに異なる２つの検出対象領域２０２，２０３からの光を、２つの集光光学系５，６のうち対応するものに分離して導く全反射ミラー７を有するため、２つの検出対象領域２０２，２０３を設定する場合にも、対応する複数の結像光学系の配置空間を確保し易く、かつ２つのＴＤＩセンサ１１，１２への光路を分割し易いとともに、全反射ミラー７での反射によれば、光を、その強度をほとんど減衰させることなく光を各集光光学系５，６に導入することができる。
【００８７】
さらにまた、対物レンズ４は、集光光学系５，６との間で検出対象領域２０２，２０３の像面Ｐを形成するように設定され、全反射ミラー７は、その像面Ｐの近傍に配置されているため、全反射ミラー７として大きなサイズのものを用いる必要がなく、したがって、結像光学系のサイズが大きくなるのを防止することができる。
【００８８】
なお、マスク２００の本検査に先立って行うマスク２００の一部についてのプレ走査では、検出される両像のサイズを一致させるための倍率情報を取得するために行うに過ぎず、マスク２００の欠陥自体を検出するための走査ではないため、本検査における走査よりも分解能が低いものであってもよく、したがって、プレ走査における走査速度を本検査における走査速度よりも高く設定したり、ＴＤＩセンサ１１，１２の検出分解能を低く設定することができ、本検査に要する時間に比べて、極めて短い時間で行うことができる。
【００８９】
上述した作用は、マスク２００の特定面Ｍ１を、透過光像と反射光像とで検査するものであるが、次に、透過光像によって検査する面と反射光像によって検査する面とを互いに異なる面とする作用について説明する。
【００９０】
すなわち、例えば、マスク２００の石英ガラス２１０の表面２１１については、透過光像によって検査し、マスク２００のＣｒの表面２２１については、反射光像によって検査する場合、透過光像を検出する第１集光光学系５側のＴＤＩセンサ１１に、石英ガラス２１０の表面２１１が結像する距離Ｌ２となるように、第１集光光学系５をＹ−Ｙ′方向に移動調整し、反射光像を検出する第２集光光学系６側のＴＤＩセンサ１２に、Ｃｒの表面２２１が結像する距離Ｌ３となるように、第２集光光学系６をＹ−Ｙ′方向に移動調整する。
【００９１】
つまり図８に示したように、距離Ｌ２，Ｌ３を延長すると、対応するＴＤＩセンサ１１，１２による検出対象領域２０２，２０３は、対物レンズ４に近づく方向に変動し、距離Ｌ２，Ｌ３を短縮すると、対応するＴＤＩセンサ１１，１２による検出対象領域２０２，２０３は、対物レンズ４から離れる方向に変動するため、この距離Ｌ２，Ｌ３を各別に調整することにより、ＴＤＩセンサ１１による検出対象領域２０２の面と、ＴＤＩセンサ１２による検出対象領域２０３の面とがマスク２００の厚さ方向について互いに異なる面に設定される。
【００９２】
このように、検出対象領域２０２，２０３の面を互いに異なるものとすると、ＴＤＩセンサ１１，１２にそれぞれ結像された像のサイズには差が生じる。
【００９３】
そこで、マスク２００の本検査に先立って、前述した倍率補正を行うことにより、本検査によって得られる各像のサイズは、検査対象面が異なるにも拘わらず同一に調整され、この同一サイズの２つの透過光像と反射光像とを信号処理系２０が比較し、マスク２００の欠陥を精度よく検出することができる。
【００９４】
このように本実施形態に係るマスク検査装置１００によれば、マスク２００の厚さ方向の異なる面を、透過光Ｓ１および反射光Ｓ２によって、１回のマスク走査で同時に走査することができ、透過光像と反射光像とを、１回のマスク走査によって得ることができるため、透過光像と反射光像とを取得する必要があるマスク検査に関して、各光像を順次取得する従来のマスク検査装置よりも、検査の迅速化を図ることができる。
【００９５】
また、反射照明光学系２Ｂは、照明視野切替光学系２Ｃによって、マスク２００に対して透過照明光学系２Ａと同じ側に配置切替されると（図９（ｂ）参照）、透過照明光学系２Ａと反射照明光学系２Ｂとによって、マスク２００の異なる検出対象領域２０２，２０３をともに透過照明することができ、マスク２００の厚さ方向の同一面内に両検出対象領域２０２，２０３が設定されるように距離Ｌ２，Ｌ３を調整して、前述した本検査前のプレ走査を行うことにより、マスク２００の厚さ方向の同一面の一部について、倍率補正前の２つの透過光像を得ることができる。
【００９６】
そして、これら２つの透過光像同士を比較して、両光像の倍率差を求めることができるが、このように透過光像同士の比較に基づいて倍率差を求める方が、前述した反射光像と透過光像との比較に基づいて倍率差を求めるよりも、処理を簡単化することができる。
【００９７】
すなわち、反射光像と透過光像とは、単純には明暗が反転するため、両光像の比較に際しては一方の光像の明暗を反転する処理などを行う必要があるが、透過光像同士での比較では、そのような処理が不要となる。また、散乱光の回込み具合や石英ガラス２１０内での繰返し反射等の迷光の影響も、透過光像同士の比較では相殺することができるが、透過光像と反射光像とでは、これらの影響の度合いが相異なるため、透過光像と反射光像とを比較する際には、これらの影響の相違も考慮して行う必要があり、透過光像同士での比較の方が、より精度の高い比較を行うことができ、この結果、より精度の高い倍率補正を行うことができる。
【００９８】
もちろん、反射照明光学系２Ｂを透過照明光学系２Ａと同じ側に配置するのは、プレ走査の際のみに限定されるものではなく、プレ走査後の本検査においても、両照明光学系２Ａ，２Ｂをそのまま透過照明光学系として、２つの透過光像を得るものとしてもよい。
【００９９】
すなわち、前述した距離Ｌ２，Ｌ３を調整することにより、マスク２００の厚さ方向の互いに異なる面についての２つの透過光像を得ることができるため、マスク２００の２つの面を１回の走査で検査することができ、検査の迅速化を図ることができる。
【０１００】
また、本実施形態に係るマスク検査装置１００は、透過照明光学系２Ａが、マスク２００に対して結像光学系とは反対の側に固定的に配設され、反射照明光学系２Ｂが、照明視野切替光学系２Ｃによって、照明方向を切替可能とされた構成であるが、これとは反対に、反射照明光学系２Ｂが、マスク２００に対して結像光学系と同じ側に固定的に配設され、透過照明光学系２Ａが、照明視野切替光学系２Ｃによって、照明方向を切替可能とされた構成を採用することもできる。
【０１０１】
このように、透過照明光学系２Ａの照明方向を切替可能とした構成のマスク検査装置１００によれば、２つの反射光像を得ることができ、これら２つの反射光像を用いて、プレ走査や本検査を行うことができる。
【０１０２】
そして、透過照明光学系２Ａが結像光学系とは反対の側に固定的に配設され、反射照明光学系２Ｂが照明方向を切替可能とされた構成の実施形態と、同様の作用、効果を奏する。
【０１０３】
もちろん、透過照明光学系２Ａと反射照明光学系２Ｂの双方とも、照明視野切替光学系２Ｃによって、照明方向を切替可能とされた構成を採用することもでき、欠陥の種類等に応じて、透過照明光学系２Ａと反射照明光学系２Ｂとの照明方向の組合せを任意に切り替えることができ、使用方法の自由度を高めることができる。
【０１０４】
また、本実施形態に係るマスク検査装置１００は、倍率情報演算回路７３が、ＴＤＩセンサ１１，１２によって検出された両像に基づいて倍率差を算出するものであるが、このように実際に検出された像に基づくことなく、計算によって倍率差を簡易的に求めるようにしてもよい。
【０１０５】
すなわち、例えば、ＴＤＩセンサ１１，１２に結像される光像のサイズは、光学的には、各結像光学系の光学特性、各結像光学系と検出対象領域２０２，２０３との間の距離Ｌ１、および各結像光学系と各ＴＤＩセンサ１１，１２との間の距離Ｌ２，Ｌ３の組合せによって規定される。
【０１０６】
ここで、各結像光学系と検出対象領域２０２，２０３との間の距離Ｌ１と、各結像光学系と各ＴＤＩセンサ１１，１２との間の距離Ｌ２，Ｌ３とは、共役関係によって、一方が特定されると他方が特定されるため、実質的には、各結像光学系の光学特性、および各結像光学系と各ＴＤＩセンサ１１，１２との間の距離Ｌ２，Ｌ３の組合せによって規定される。
【０１０７】
そして、マスク検査装置における各結像光学系の光学特性は、各結像光学系を交換しない限り変化せず一定であるため、ＴＤＩセンサ１１，１２に結像される光像のサイズは、各結像光学系と各ＴＤＩセンサ１１，１２との間の距離Ｌ２，Ｌ３によって特定することができるといえる。
【０１０８】
したがって、各結像光学系と各ＴＤＩセンサ１１，１２との間の距離Ｌ２，Ｌ３を変化させて、各距離ごとの像の倍率を、予め実験的に求め、この求められた倍率と、各結像光学系と各ＴＤＩセンサ１１，１２との間の距離Ｌ２，Ｌ３とを、参照テーブル等として対応付け、この対応付けを倍率情報演算回路７３に予め記憶させておき、実際のマスク検査の際には、信号制御系２０が、第１合焦制御機構２２の制御によって得られる第１結像光学系とＴＤＩセンサ１１との間の距離Ｌ２を、倍率情報演算回路７３に出力し、倍率情報演算回路７３が、入力された距離Ｌ２に対応する像倍率を、参照テーブルを参照して求めることができる。
【０１０９】
同様に、第２合焦制御機構２３の制御によって得られる第２結像光学系とＴＤＩセンサ１２との間の距離Ｌ３を、倍率情報演算回路７３に出力し、倍率情報演算回路７３が、入力された距離Ｌ３に対応する像倍率を、参照テーブルを参照して求めることができる。
【０１１０】
そして、倍率情報演算回路７３は、これら求められた２つの像倍率に基づいて、各ＴＤＩセンサ１１，１２にそれぞれ結像される像間の倍率差を算出することができる。
【０１１１】
（実施形態２）
実施形態１のマスク検査装置１００は、透過照明光学系２Ａ側に対して単一の集光光学系５およびＴＤＩセンサ１１を組み合わせ、反射照明光学系２Ｂ側に対して単一の集光光学系６およびＴＤＩセンサ１２を組み合わせて、互いに異なる２つの検出対象領域２０２，２０３について検査するものであるが、この実施形態１のマスク検査装置１００において、各照明光学系２Ａ，２Ｂ側に対してそれぞれ２以上の集光光学系およびＴＤＩセンサを組み合わせて、１回の走査で検査可能の検出対象領域を増加させるようにすることもできる。
【０１１２】
すなわち、図１０に示したマスク検査装置１００は、実施形態１のマスク検査装置１００において、透光照明光学系２Ａ側に単一のＴＤＩセンサ１１に代えて２つのＴＤＩセンサ１１ａ，１１ｂを設けるとともに、第１集光光学系５として、両ＴＤＩセンサ１１ａ，１１ｂに共用される単一の中間導光光学系５ｃと、各ＴＤＩセンサ１１ａ，１１ｂごとに対応する２つの集光光学系５ａ，５ｂとを設け、反射照明光学系２Ｂ側に単一のＴＤＩセンサ１２に代えて２つのＴＤＩセンサ１２ａ，１２ｂを設けるとともに、第２集光光学系６として、両ＴＤＩセンサ１２ａ，１２ｂに共用される単一の中間導光光学系６ｃと、各ＴＤＩセンサ１２ａ，１２ｂごとに対応する２つの集光光学系６ａ，６ｂとを設けた構成である。
【０１１３】
なお、中間導光光学系５ｃから出射した光をそれぞれ両集光光学系５ａ，５ｂに入射させるために、中間導光光学系５ｃと両集光光学系５ａ，５ｂとの間に、光路分割手段としてのハーフミラー５ｄが配設され、中間導光光学系６ｃから出射した光をそれぞれ両集光光学系６ａ，６ｂに入射させるために、中間導光光学系６ｃと両集光光学系６ａ，６ｂとの間に、光路分割手段としてのハーフミラー６ｄが配設されている。
【０１１４】
すなわち、このマスク検査装置１００は、透過照明光学系２Ａ側に２つの結像光学系が設けられ、反射照明光学系２Ｂ側にも２つの結像光学系が設けられた構成であり、透過照明光学系２Ａ側の２つのＴＤＩセンサ１１ａ，１１ｂには、検出対象領域２０２の像がそれぞれ結像され、反射照明光学系２Ｂ側の２つのＴＤＩセンサ１２ａ，１２ｂには、検出対象領域２０３の像がそれぞれ結像される。
【０１１５】
ここで、集光光学系５ａとＴＤＩセンサ１１ａとの間の距離Ｌ２１と、集光光学系５ｂとＴＤＩセンサ１１ｂとの間の距離Ｌ２２とに差を設けることにより、図１１に示すように、これら像面側と物面側との共役関係によって、ＴＤＩセンサ１１ａに結像される検出対象領域２０２ａと、ＴＤＩセンサ１１ｂに結像される検出対象領域２０２ｂとは、マスク２００の厚さ方向についての互いに異なる位置とすることができる。
【０１１６】
同様に、集光光学系６ａとＴＤＩセンサ１２ａとの間の距離Ｌ３１と、集光光学系６ｂとＴＤＩセンサ１２ｂとの間の距離Ｌ３２とに差を設けることにより、これら像面側と物面側との共役関係によって、ＴＤＩセンサ１２ａに結像される検出対象領域２０３ａと、ＴＤＩセンサ１２ｂに結像される検出対象領域２０３ｂとは、マスク２００の厚さ方向についての互いに異なる位置とすることができる。
【０１１７】
したがって、１回のマスク走査で、４つの互いに異なる光像を同時に得ることができ、これら４つの光像を順次に得る必要がある従来のマスク検査装置に比べて、検査時間の大幅な短縮を図ることができる。
【０１１８】
なお、実施形態２のマスク検査装置１００における像倍率補正手段は、４つのＴＤＩセンサ１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂによりそれぞれ検出して得られた４つの像のサイズを一致させるものとし、信号処理系２０（欠陥検出手段）は、像倍率補正手段によりサイズが一致された４つの像に基づいて、マスク２００の欠陥を検出するものとすればよい。
【０１１９】
本実施形態のマスク検査装置１００は、その結像光学系が、対物レンズ４を通った、互いに異なる２つの検出対象領域２０２（２０２ａ，２０２ｂ），２０３（２０３ａ，２０３ｂ）からの光を、２つの集光光学系５，６のうち対応するものに分離して導く全反射ミラー７を有するため、２つの検出対象領域２０２（２０２ａ，２０２ｂ），２０３（２０３ａ，２０３ｂ）を設定する場合にも、対応する複数の結像光学系の配置空間を確保し易く、かつ２つのＴＤＩセンサ１１（１１ａ，１１ｂ），１２（１２ａ，１２ｂ）への光路を分割し易いとともに、全反射ミラー７での反射によれば、光を、その強度をほとんど減衰させることなく光を各集光光学系５，６に導入することができる。
【０１２０】
さらに、対物レンズ４は、集光光学系５，６との間で検出対象領域２０２（２０２ａ，２０２ｂ），２０３（２０３ａ，２０３ｂ）の像面Ｐを形成するように設定され、全反射ミラー７は、その像面Ｐの近傍に配置されているため、全反射ミラー７として大きなサイズのものを用いる必要がなく、したがって、結像光学系のサイズが大きくなるのを防止することができる。
【０１２１】
また、本実施形態２に係るマスク検査装置１００についても、上述した実施形態１に係るマスク検査装置１００に適用可能の各変形例を適用することができ、各変形例による既述の効果を同様に得ることができる。
【０１２２】
（実施形態３）
図１２は本発明の第３の実施形態（実施形態３）に係るマスク検査装置１００を示すブロック図であり、実施形態１のマスク検査装置１００において、反射照明光学系２Ｂと照明視野光学系２Ｃとを省略するとともに、透過照明光学系２Ａが、図１３に示すように、検出対象領域２０２，２０３を含む広い領域を照明視野として照射するように設定されたものである。
【０１２３】
実施形態１，２のマスク検査装置１００は、透過照明光学系２Ａと反射照明光学系２Ｂとによりマスク２００の両面側からそれぞれレーザ光を照射し、マスク２００の検出対象領域２０２（実施形態２においては２０２ａ，２０２ｂ）からの透過光像と検出対象領域２０３（実施形態２においては２０３ａ，２０３ｂ）からの反射光像とを得るために、透過照明光学系２Ａによる照射領域と反射照明光学系２Ｂによる光照射領域とをそれぞれ空間的に分離する構成であるが、本実施形態３のマスク検査装置１００は、透過光像のみが得られるに過ぎないものの、１回の走査で、マスク２００の異なる２つの検出対象領域２０２，２０３から像をそれぞれ得ることができ、マスク検査の迅速化を図ることができる。
【０１２４】
なお、透過照明光学系２Ａに代えて反射照明光学系２Ｂを備え、２つの反射光像を得るものとしてもよく、このような構成のマスク検査装置によっても、マスク検査の迅速化を図ることができる。
【０１２５】
そして、これらの構成のマスク検査装置１００も、実施形態１，２のマスク検査装置１００と同様に、その結像光学系が、対物レンズ４を通った、互いに異なる２つの検出対象領域２０２，２０３からの光を、２つの集光光学系５，６のうち対応するものに分離して導く全反射ミラー７を有するため、２つの検出対象領域２０２，２０３を設定する場合にも、対応する複数の結像光学系の配置空間を確保し易く、かつ２つのＴＤＩセンサ１１，１２への光路を分割し易いとともに、全反射ミラー７での反射によれば、光を、その強度をほとんど減衰させることなく光を各集光光学系５，６に導入することができる。
【０１２６】
さらに、対物レンズ４は、集光光学系５，６との間で検出対象領域２０２，２０３の像面Ｐを形成するように設定され、全反射ミラー７は、その像面Ｐの近傍に配置されているため、全反射ミラー７として大きなサイズのものを用いる必要がなく、したがって、結像光学系のサイズが大きくなるのを防止することができる。
【０１２７】
また、図１２に示したマスク検査装置１００は、２つの集光光学系５，６の配置と全反射ミラー７によって、ＴＤＩセンサ１１，１２にそれぞれ結像される検出対象領域２０２，２０３を、光軸Ｃ１に直交する面内で空間的に分離したものであるが、光軸Ｃ１に沿った方向（マスク２００の厚さ方向）について空間的に分離する構成を採用することもできる。
【０１２８】
すなわち、図１０に示したマスク検査装置１００における透過照明光学系２Ａの側の構成は、２つのＴＤＩセンサ１１ａ，１１ｂには、マスク２００の面内では同一の検出対象領域となるが、距離Ｌ２１，Ｌ２２に差異を設定することにより、ＴＤＩセンサ１１ａに結像される検出対象領域２０２ａと、ＴＤＩセンサ１１ｂに結像される検出対象領域２０２ｂとを、マスク２００の厚さ方向について分離させることができる。
【０１２９】
なお、上述した各実施形態１〜３のマスク検査装置は、像倍率取得手段が、実際に検出された像の倍率に基づいて各像の像倍率を算出するものとして説明したが、本発明のマスク検査装置は、これらの形態に限定されるものではなく、例えばホストコンピュータから、そのホストコンピュータに記憶された各像倍率（検査に先立って、同じ検査対象物（マスク）の同じ検査領域において予め求められた各像倍率）を受信することにより、各像倍率を取得するものであってもよい。
【０１３０】
ここで、ホストコンピュータは、倍率情報演算回路７３が兼ねるものであってもよい。
【符号の説明】
【０１３１】
１ 光源
２ 照明光学系
４ 対物レンズ（結像光学系）
５ 第１集光光学系（結像光学系）
６ 第２集光光学系（結像光学系）
７ 全反射ミラー
１１，１２ ＴＤＩセンサ（光検出手段）
２０ 信号処理系（欠陥検出手段）
７１ 第１倍率補正光学系（倍率補正手段）
７２ 第２倍率補正光学系（倍率補正手段）
７３ 倍率情報演算手段（倍率補正手段）
１００ マスク検査装置
２００ マスク
Ｐ 像面
【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、ガラス基板上に所定のパターンが形成されたマスクを検査するマスク検査装置に関し、詳細には、深紫外線（ＤＵＶ）等の短波長化された照明光を用いたマスク検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体の製造に使用されるフォトマスク等、パターンが形成されたマスクに対して、そのパターンの形成状態を検査するマスク検査装置が知られている。
【０００３】
このマスク検査装置としては、所定のステージ上に配置されたマスクに照明光を照射する透過照明光学系もしくは反射照明光学系と、ＣＣＤセンサやＴＤＩ（Time Delay and Integration）センサ等の光検出手段と、マスクを透過し若しくはマスクで反射して得られた像を光検出手段に導く結像光学系と、光検出手段によって検出された検出画像を予め得られた設計データに基づく基準画像と比較して、マスクの欠陥有無を検出する欠陥検出手段とを備えたものが知られている。なお、結像光学系は、顕微鏡等に用いられる対物レンズと集光光学系とを含んだ構成となっている。
【０００４】
近時、半導体デバイスは高集積化が進展しているが、この高集積化は、マスク上の形成パターンの微細化により実現されるものであり、マスク検査装置においても検出分解能の向上が求められている。
【０００５】
そこで、結像光学系の対物レンズを高ＮＡ化するとともに、照明光として、より短波長である深紫外線（ＤＵＶ）を利用することによって、検出分解能を向上させることが行われている。
【０００６】
ここで、マスクパターンの欠陥は、主として、基板表面への異物の付着と、基板表面に形成されたＣｒ（クロム）等膜形成物質の表面への膜形成物質の残存とがあるが、これらの欠陥は、マスクの厚さ方向における形成位置が異なる。一方、結像光学系の対物レンズは、そのＮＡが大きくなるにしたがって焦点深度が浅くなるという特性を有しているため、これら両方の種類の欠陥を同時に検出することが困難になっている。
【０００７】
このため、ステージと結像光学系との間の距離を変化させたり、結像光学系と光検出手段との間の距離を変える等して、マスクの厚さ方向における検出対象面を変化させて、繰り返し検査を行う必要がある。
【０００８】
一方、上述した照明光学系として、透過照明光学系と反射照明光学系との両方を備え、これら透過照明光学系と反射照明光学系とを択一的に切り替えて、マスクを照明するマスク検査装置が提案されている（特許文献１）。
【０００９】
この態様のマスク検査装置は、欠陥の種類に応じて、検出に適した照明光学系に適宜切り替えることによって、マスクの欠陥を高精度に検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平１０−９７０５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、上述した透過照明光学系と反射照明光学系とを有するマスク検査装置によっても、各照明光学系ごとに検出対象領域を変えて順次検査を行わなければならないことに変わりはなく、検査時間が長くかかるという問題がある。
【００１２】
そして、半導体デバイスの高集積化がさらに進むと、それに応じてマスクも厚くなり、検査対象面等検出対象領域も増加し、検査時間がさらに長くなることが懸念される。
【００１３】
また、多数の検出対象領域を設定する場合に、対応する複数の結像光学系の配置空間を確保しつつ、各検出対象領域からの光を、強度をほとんど減衰させることなく各集光光学系に導入することが望まれる。
【００１４】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、検査時間が長くなるのを防止することができるとともに、多数の検出対象領域を設定する場合に、対応する複数の結像光学系の配置空間を確保しつつ、各検出対象領域からの光を、強度をほとんど減衰させることなく各集光光学系に導入することができるマスク検査装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係るマスク検査装置は、結像光学系および光検出手段をそれぞれ複数設けて、複数の検出対象領域を同時に検査することにより検査時間が長くなるのを防止するとともに、像倍率補正手段により、各光検出手段によって検出された像の大きさを合致させることにより、検出された像間での比較を容易にものである。
【００１６】
すなわち、本発明に係るマスク検査装置は、所定のパターンが形成されたマスクに照明光を照射する照明光学系と、複数の光検出手段と、前記照明光が照射された照明領域のうち、互いに異なる検出対象領域からの光を同時に、かつ各別に前記複数の光検出手段に結像させる、前記複数の光検出手段にそれぞれ対応して設けられた複数の結像光学系と、前記複数の光検出手段によりそれぞれ検出して得られた複数の像のサイズを一致させる像倍率補正手段と、前記サイズが一致された複数の像に基づいて、前記マスクの欠陥を検出する欠陥検出手段とを備え、前記複数の結像光学系は、該複数の結像光学系について共用された単一の対物レンズと、それぞれの前記結像光学系に対応した複数の集光光学系と、前記対物レンズを通った前記互いに異なる検出対象領域からの光を、前記複数の集光光学系のうち対応するものに分離する全反射ミラーとを有し、前記対物レンズは、前記集光光学系との間で前記検出対象領域の像面を形成するように設定され、前記全反射ミラーは、前記像面の近傍に配置され、前記像倍率補正手段は、前記複数の像の各像倍率を取得する像倍率取得手段と、前記結像光学系の一部として設けられ、前記像倍率取得手段によって取得された前記各像の像倍率に基づいて、前記光検出手段に投影される像のサイズを調整する補正光学系である補正手段とを有することを特徴とする。
【００１７】
ここで、光検出手段としては、ＣＣＤセンサ、ＣＭＯＳセンサ、ＴＤＩセンサ等を用いることができる。
【００１８】
また、照明領域とは、マスクの厚さ方向に直交する特定の一面内での領域のみを意味するものではなく、マスクの厚さ方向に照明光が通過する全ての領域を含む。
【００１９】
したがって、照明領域のうち互いに異なる検出対象領域とは、マスクの厚さ方向についての互いに異なる位置（マスクの厚さ方向に直交する互いに異なる面）や、マスクの厚さ方向について同一の面（マスクの厚さ方向に直交する特定の面）内における互いに異なる領域を意味する。
【００２０】
本発明に係るマスク検査装置においては、複数の結像光学系が、この複数の結像光学系について共用された単一の対物レンズと、各結像光学系に各別に対応する複数の集光光学系と、対物レンズを通った、互いに異なる検出対象領域からの光を、複数の集光光学系のうち対応するものに分離して導く全反射ミラーとを有するものであるため、多数の検出対象領域を設定する場合にも、対応する複数の結像光学系の配置空間を確保し易く、かつ複数の光検出手段への光路を分割し易いとともに、全反射ミラーでの反射によれば、光を、その強度をほとんど減衰させることなく各集光光学系に導入することができる。
【００２１】
さらに、対物レンズは、集光光学系との間で前記検出対象領域の像面を形成するように設定され、全反射ミラーは、その像面の近傍に配置されているため、全反射ミラーとして大きなサイズのものを用いる必要がなく、したがって、結像光学系のサイズが大きくなるのを防止することができる。
【００２２】
また、本発明に係るマスク検査装置においては、照明光学系を、互いに異なる検出対象領域を各別に照明する２つの照明光学系であって、マスクに対して結像光学系が設けられた側とは反対の側に配設された透過照明光学系と、マスクに対して結像光学系が設けられた側に配設された反射照明光学系と、透過照明光学系および反射照明光学系のうち一方の照明光学系を、マスクに対して他方の照明光学系の側に配設位置を切り替える照明方向切替手段とを備えた構成とするのが好ましい。
【００２３】
欠陥の種類や欠陥の存在位置によっては、透過照明光学系による透過照明での検出に適する場合と、反射照明光学系による反射照明での検出に適する場合とがあり、これら透過照明光による透過照明光像と反射照明による反射照明光像との双方を検出することにより、欠陥検出の精度を向上させることができるからである。
【００２４】
また、照明方向切替光学系によって照明方向を切り替えることにより、複数の透過照明光像あるいは複数の反射照明光像を得ることができ、得られた像の倍率差を求めるうえで、像の比較を行い易いという効果もある。
【００２５】
また、本発明に係るマスク検査装置においては、像倍率取得手段を、複数の光検出手段によって検出された像に基づいて、これら複数の像の各像倍率を算出することにより取得するものとするのが好ましい。
【００２６】
実際に検出された像に基づいて像倍率を検査することにより、光学系の光学特性に個体差がある場合にも、その個体差をも含めた像倍率を得ることができるため、像倍率を高精度に求めることができるからである。
【００２７】
また、本発明に係るマスク検査装置においては、像倍率取得手段は、少なくとも各結像光学系と光検出手段との間の距離ごとに予め求められた像倍率を読み出すことにより取得するものとするのが好ましい。
【００２８】
すなわち、光検出手段に結像される光像のサイズは、光学的には、各結像光学系の光学特性、各結像光学系と検出対象領域との間の距離、および各結像光学系と各光検出手段との間の距離の組合せによって規定される。
【００２９】
ここで、各結像光学系と検出対象領域との間の距離と、各結像光学系と各光検出手段との間の距離とは、結像光学系の共役関係によって、一方が特定されると他方が特定されるため、実質的には、各結像光学系の光学特性、および各結像光学系と各光検出手段との間の距離の組合せによって規定される。
【００３０】
そして、マスク検査装置における各結像光学系の光学特性は、各結像光学系を交換しない限り変化せず一定であるため、光検出手段に結像される光像のサイズは、実質的には各結像光学系と各光検出手段との間の距離によって特定することができるといえる。
【００３１】
したがって、予め実験的に、各結像光学系と各光検出手段との間の距離を変化させて、各距離ごとの像の倍率を求め、この求められた倍率と、各結像光学系と各光検出手段との間の距離とを、参照テーブルや関数形式で対応付け、この対応付けを像倍率補正手段に予め記憶させておき、あるいは外部のデータベースに予め記憶させておき、実際のマスク検査の際に得られた結像光学系と光検出手段との間の距離に対応する像倍率を、参照テーブル等を参照して読み出すことにより、簡便に像倍率を得ることができる。
【００３２】
一方、本発明に係るマスク検査装置においては、像倍率取得手段は、複数の光検出手段によって実際にリアルタイムに検出された像に基づいて各像倍率を算出するものでなくてもよく、実際の検出に先立って、例えば同じ検出対象物（マスク）の同じ検査領域において予め求められた複数の像の各像倍率が記憶されたホストコンピュータから、それら各像倍率を受信することにより取得するものであってもよい。
【００３３】
このように予め求められた像倍率を受信することにより取得するものであれば、個々のマスクを検査する都度、像倍率を算出する必要がないため、特に大量のマスクを検査する場合に、検査時間を大幅に短縮することができる。
【００３４】
また、本発明に係るマスク検査装置においては、光検出手段としてＴＤＩセンサを適用するとともに、補正手段として、このＴＤＩセンサの動作周期を調整する周期補正回路を適用するのが好ましい。
【００３５】
ＴＤＩセンサは光検出手段として既存の構成であり、周期補正回路は電子回路であるため欠陥検出手段に対してサイズを大きくすることなく組み込むことができる。しかも、物理的な占有空間を要する補正光学系を備える必要がないため、マスク検査装置の小型化、製造コストの低減に資することができるとともに、補正処理範囲（ダイナミックレンジ）や補正分解能の設定自由度を高めることができる。
【００３６】
また、本発明に係るマスク検査装置においては、互いに異なる検出対象領域を、マスクの厚さ方向について同一の面内における互いに異なる領域とするのが好ましい。
【００３７】
マスクの厚さ方向について同一の面内における互いに異なる領域からそれぞれ得られる像は、マスクの全面を走査したとき、本来は全く同一の画像を形成するところ、透過光像と反射光像とで比較することにより、透過光または反射光のうちいずれかの照明光によって検出されやすい特性の欠陥を、簡便に検出することができる。
【００３８】
また、本発明に係るマスク検査装置においては、互いに異なる検出対象領域を、マスクの厚さ方向についての互いに異なる位置とするのが好ましい。
【００３９】
マスクの厚さ方向の互いに異なる複数の面からそれぞれ像を得ることができるため、マスクの厚さ方向の互いに異なる複数の面のいずれかに存在する欠陥を、１回の走査で検出することができるからである。
【発明の効果】
【００４０】
本発明に係るマスク検査装置によれば、複数の結像光学系によって、照明光が照射された照明領域のうち、互いに異なる検出対象領域からの光を同時に、かつ各別に、別異の光検出手段に結像させることができ、互いに異なる検出対象領域についての複数の画像を得ることができる。
【００４１】
したがって、互いに異なる検出対象領域についての検出画像の取得に要する時間を、従来よりも短縮することができる。
【００４２】
また、このようにして得られた複数の検出画像は、像倍率補正手段によって、像のサイズが一致するように補正されているため、相互に直接対比して、マスクの欠陥有無を検出することができる。
【００４３】
この場合、各検出像を、それぞれ基準となる設計データ等に基づく基準像と比較する必要がなくなり、欠陥検出手段の構成を簡略化することができる。
【００４４】
また、各検出像をそれぞれ基準像と比較する機能を有する欠陥検出手段を備えたマスク検査装置においても、両検出像を直接比較することにより、簡便に欠陥を検出することができる。
【００４５】
さらに、像倍率補正手段を、複数の像の各像倍率を取得する像倍率取得手段と、結像光学系の一部として設けられ、像倍率取得手段によって取得された各像の像倍率に基づいて、光検出手段に投影される像のサイズを調整する補正光学系である補正手段とによって構成することにより、像倍率取得手段と補正手段とについてそれぞれ種々の態様を採ることができ、多様な構成を採用することができる。
【００４６】
また、補正手段が、結像光学系（集光光学系）の一部として、光検出手段に投影される像のサイズを調整する補正光学系であるため、補正光学系を通して光検出手段に像を結像させることとなり、実際の検査の際に、光検出手段には、倍率差が補正された像を結像させることができる。したがって、光検出手段によって得られた像のデータに対し、後処理によって像のサイズを調整するのではなく、補正された像をリアルタイムに得ることができる点で、迅速に検査結果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の第１実施形態に係るマスク検査装置を示すブロック図である。
【図２】石英ガラスの表面に、膜形成物質によって所定のパターンが形成されマスクを模式的に表した平面図である。
【図３】図２に示したマスクの厚さ方向に沿った断面を示す断面図である。
【図４】マスクの欠陥の態様を示す図２相当の平面図である。
【図５】マスクの厚さ方向について、欠陥が形成される位置の相違を示す図３相当の断面図である。
【図６】各ＴＤＩセンサによって検出される検出対象領域を模式的に示す図である。
【図７】対物レンズの視野内において空間的に分離された２つの検出対象領域を示す図である。
【図８】集光光学系とＴＤＩセンサとの間の距離を変化させることによって、検出対象領域が光軸方向に変動することを示す模式図である。
【図９】反射照明光学系の照明方向を変化させた状態を示す模式図であり、（ａ）は反射側に配した状態、（ｂ）は透過側に配した状態、をそれぞれ示す。
【図１０】本発明の第２実施形態に係るマスク検査装置を示すブロック図である。
【図１１】図１０に示したマスク検査装置において、集光光学系とＴＤＩセンサとの間の距離を変化させることによって、検出対象領域が光軸方向に変動することを示す模式図である。
【図１２】本発明の第３実施形態に係るマスク検査装置を示すブロック図である。
【図１３】互い異なる２つの検出対象領域を一括的に照明しつつ、これら２つの検出対象領域を分離して検出する様子を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
以下、本発明に係るマスク検査装置の最良の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００４９】
（実施形態１）
図１は、本発明の第１実施形態に係るマスク検査装置１００を示すブロック図である。図示のマスク検査装置１００は、深紫外線領域のレーザ光（例えば、波長２５７ｎｍ）を出射する光源１と、この光源１から出射されたレーザ光を照明光として、所定のパターンが形成されたマスク２００に照射する照明光学系２と、２つのＴＤＩセンサ１１，１２（光検出手段）と、照明光が照射されたマスク２００の照明領域のうち、互いに異なる検出対象領域からの光を同時に、かつ各別に２つのＴＤＩセンサ１１，１２に結像させる２つの結像光学系と、２つのＴＤＩセンサ１１，１２によりそれぞれ検出して得られた２つの像のサイズを一致させる像倍率補正手段と、像倍率補正手段によりサイズが一致された２つの像に基づいて、マスク２００の欠陥を検出する信号処理系２０（欠陥検出手段）とを備えている。
【００５０】
ここで、マスク２００は、例えば、図２に模式的に示すように、石英ガラス２１０の表面２１１に、膜形成物質としてのＣｒ等によって、所定のパターン２２０が形成されている。このマスク２００に形成されたパターン２２０は、例えば図３に示すような膜厚方向に沿った断面構造を有しており、同図（ａ）は、石英ガラス２１０の表面２１１にＣｒ膜を設けてパターン２２０を形成したもの、（ｂ）は石英ガラス２２０の表面２１１にＣｒ膜を等間隔で設けるとともに、隣接する２つのＣｒ膜の間に位相シフタ物質２３０を設けてパターン２２０を形成したもの、（ｃ）は石英ガラス２１０の表面２１１にＣｒ膜を等間隔で設けるとともに、Ｃｒ膜が設けられていない部分に、位相シフタとしての溝２４０を設けてパターン２２０を形成したものである。
【００５１】
この種のマスク２００は、石英ガラス２１０の表面２１１にＣｒを蒸着し、フォトレジスタを塗布した後、その一部を露光し、エッチングによりフォトレジスタを除去することによって生成される。
【００５２】
しかし、マスク２００は、この生成過程で以下のような欠陥が生じる場合がある。すなわち、マスク２００の平面視である図４（ａ）に示すように、パターン２２０を形成するＣｒ膜の一部が欠落してパターン２２０が設計よりも細くなるパターン細り欠陥２５０、同図（ｂ）に示すように、本来除去されるべきＣｒがＣｒ膜間に残存した膜形成物質残存欠陥２６０、同図（ｃ）に示すように、Ｃｒ膜の表面２２１に異物が付着した異物付着欠陥２７０等である。
【００５３】
そして、マスク２００の膜厚方向に沿った断面図である図５に示すように、異物付着欠陥２７０は、Ｃｒ膜の表面２２１に存在する場合（同図（ａ））、位相シフタ物質２３０の表面２３１または石英ガラス２１０の表面２１１に存在する場合（同図（ｂ））、溝２４０に存在する場合（同図（ｃ））等があり、また、膜形成物質残存欠陥２６０は、同図（ｃ）に示すようにＣｒ膜の表面２２１側に存在する場合だけでなく、Ｃｒ膜の底部すなわち石英ガラス２１０の表面２１１に存在する場合もある。
【００５４】
また、マスク検査装置１００の各結像光学系は、２つの結像光学系について共用された単一の対物レンズ４と、各結像光学系に対応した集光光学系５または６と、対物レンズを通った互いに異なる検出対象領域からの光を集光光学系５，６のうち対応するものに分離して導く全反射ミラー７との組合せによって構成されている。すなわち、第１結像光学系は、対物レンズ４と第１集光光学系５とからなり、第２結像光学系は、対物レンズ４と第２集光光学系６と全反射ミラー７とからなる。
【００５５】
ここで、第１結像光学系と第２結像光学系とは、対物レンズ４を共用している構成であるが、第１集光光学系５およびこの第１集光光学系５側のＴＤＩセンサ１１の配置関係、第２集光光学系６およびこの第２集光光学系６側のＴＤＩセンサ１２の配置関係、並びに対物レンズ４と第１集光光学系５との間に配設された全反射ミラー７によって、図６の光学系配置図および図７の平面図に示すように、第１集光光学系５側のＴＤＩセンサ１１には、対物レンズ４の視野２０１のうち一部の領域２０２のみが検出対象領域として検出され、第２集光光学系６側のＴＤＩセンサ１２には、対物レンズ４の視野２０１のうち、ＴＤＩセンサ１１とは異なる他の一部の領域２０３のみが検出対象領域として検出されるように設定されている。
【００５６】
すなわち、全反射ミラー７は、対物レンズ４を通った互いに異なる２つの検出対象領域２０２，２０３からの光を、２つの集光光学系５，６のうち対応するもの（検出対象領域２０２の光が対応する第１集光光学系５、検出対象領域２０３の光が対応する第２集光光学系６）に分離して導くように配置されている。
【００５７】
また、対物レンズ４は、集光光学系５，６との間で検出対象領域２０２，２０３の像面Ｐを形成するように設定され、全反射ミラー７は、この像面Ｐの近傍に配置されている。
【００５８】
なお、第１集光光学系５と第２集光光学系６とは同一の光学特性を有し、ＴＤＩセンサ１１とＴＤＩセンサ１２とは同一の構成である。
【００５９】
また、このマスク検査装置１００は、信号処理系２０によってそれぞれ制御されるマスク位置制御機構２１、第１合焦制御機構２２および第２合焦制御機構２３を備えている。ここで、マスク位置制御機構２１は、マスク２００を、対物レンズ４の光軸Ｃ１に直交する面内で移動させることにより、照明光を相対的に走査させるともに、対物レンズ４の光軸Ｃ１方向（Ｘ−Ｘ′方向）に移動させることにより、対物レンズ４とマスク２００との間の距離Ｌ１を調整可能とした機構である。
【００６０】
第１合焦制御機構２２は、第１集光光学系５をこの第１集光光学系５の光軸方向（Ｙ−Ｙ′方向）に移動させることにより、第１集光光学系５とＴＤＩセンサ１１との間の距離Ｌ２を調整可能とした機構であり、第２合焦制御機構２３は、第２集光光学系６をこの第６集光光学系６の光軸方向（Ｙ−Ｙ′方向）に移動させることにより、第２集光光学系６とＴＤＩセンサ１２との間の距離Ｌ３を調整可能とした機構である。
【００６１】
ここで、図８に示すように、第１集光光学系５とＴＤＩセンサ１１との間の距離Ｌ２を変化させると、ＴＤＩセンサ１１に結像されるマスク２００の厚さ方向の位置（対物レンズ４からの距離Ｌ１）が変化するため、第１集光光学系５を第１合焦制御機構２２によって移動させることにより、ＴＤＩセンサ１１による検出対象領域２０２を、マスク２００の厚さ方向に沿って変化させることができる。
【００６２】
同様に、第２集光光学系６とＴＤＩセンサ１２との間の距離Ｌ３を変化させると、ＴＤＩセンサ１２に結像されるマスク２００の厚さ方向の位置（対物レンズ４からの距離Ｌ１）が変化するため、第２集光光学系６を第２合焦制御機構２３によって移動させることにより、ＴＤＩセンサ１２による検出対象領域２０３を、マスク２００の厚さ方向に沿って変化させることができる。
【００６３】
また、像倍率補正手段は、各ＴＤＩセンサ１１，１２によって検出された像に基づいて、各像の像倍率を算出する倍率情報演算回路７３（像倍率取得手段）と、この倍率情報演算回路７３によって算出された各像の像倍率に基づいて、両像のサイズが略同一となるように、第１集光光学系５側の像のサイズを補正する、第１集光光学系５の一部として設けられた第１倍率補正光学系７１（補正手段）と、第２集光光学系６側の像のサイズを補正する、第２集光光学系６の一部として設けられた第２倍率補正光学系７２（補正手段）とを備えている。
【００６４】
これら倍率補正光学系７１，７２としては、ズーム光学系や、デフォーマブルミラーと称される素子に採用される位相変調素子などを用いることができる。
【００６５】
ここで、ズーム光学系によれば比較的大きな倍率差を補正することができ、デフォーマブルミラーに用いられる位相変調素子によれば、ズーム光学系では解消し切れない微小な倍率差を補正することができるため、両者を組み合わせるのが好ましい。
【００６６】
なお、デフォーマブルミラーに用いられる位相変調素子は、集光光学系５，６の瞳の位置に挿入される。
【００６７】
照明光学系２は、光源１から出射されたレーザ光のコヒーレント性を低減させて均一な照度を確保するための図示しないレーザ可干渉低減機構およびインテグレータと、前述した互いに異なる検出対象領域２０２，２０３と同等またはこれら検出対象領域２０２，２０３より僅かに広い領域を照明領域として各別に照明する２つの照明光学系であって、マスク２００に対して両結像光学系が設けられた側とは反対の側に配設された透過照明光学系２Ａと、マスク２００に対して両結像光学系が設けられた側に配設された反射照明光学系２Ｂと、透過照明光学系２Ａおよび反射照明光学系２Ｂのうち一方の照明光学系である反射照明光学系２Ｂを、マスク２００に対して他方の照明光学系である透過照明光学系２Ａの側に配設位置を切り替える照明視野切替光学系２Ｃ（照明方向切替手段）とを備えた構成である。
【００６８】
すなわち、透過照明光学系２Ａは、図９（ａ），（ｂ）に示すように、マスク２００に対して両結像光学系が設けられた側とは反対の側に固定的に配設されている一方、反射照明光学系２Ｂは、図９（ａ）に示すように、マスク２００に対して両結像光学系が設けられた側と、図９（ｂ）に示すように、マスク２００に対して両結像光学系が設けられた側とは反対の側とに移動可能に配設されており、照射視野切替光学系２Ｃによって、この配設位置が切り替えられる。
【００６９】
なお、反射照明光学系２Ｂは、マスク２００に対して透過照明光学系２Ａと同じ側に配設されているときは、透過照明光学系として作用するが、いずれの側に配置されたときにも、マスクに対する照明領域は変化しないように設定されている。
【００７０】
各照明光学系２Ａ，２Ｂの詳細構造は、例えば、特開２００２−３９９６０号公報、特願２００３−２０９０４３号の明細書等に示されており、コンデンサレンズ３を介して、あるいはミラー（図９（ａ））を介して、マスク２００の検出対象領域２０２，２０３をケーラ照明法によって均一に照明する。
【００７１】
次に、本実施形態に係るマスク検査装置１００の作用について説明する。
【００７２】
まず、照明光学系２の反射照明光学系２Ｂは、照明視野切替光学系２Ｃにより、図９（ａ）に示すように、マスク２００を挟んで透過照明光学系２Ａとは反対側に配置された状態とされ、光源１から出射されたレーザ光は、各照明光学系２Ａ，２Ｂにより、透過照明光Ｓ１または反射照明光Ｓ２として、マスク２００の領域２０２または２０３に各別に照射される。
【００７３】
このとき、第１集光光学系５側のＴＤＩセンサ１１および第２集光光学系６側のＴＤＩセンサ１２には、マスク２００の厚さ方向について同一の面Ｍ１内の検出対象領域２０２，２０３におけるパターン２２０の像が結像されるように、図８に示した距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３が設定されている。
【００７４】
そして、信号処理系２０の制御によってマスク位置制御機構２１が、マスク２００をこのマスク２００の面内で２次元状に移動（走査）させることにより、各ＴＤＩセンサ１１，１２には、マスク２００の走査速度に応じて順次変化する各検出対象領域２０２，２０３におけるパターン２２０の像が検出され、これら検出された像を表す信号が、信号処理系２０に順次転送され、マスク２００の全体の走査が終了したときには、信号処理系２０に、マスク２００の面Ｍ１全体についての透過光Ｓ１によるパターン２２０の透過光像を表すデータと、マスク２００の面Ｍ１全体についての反射光Ｓ２によるパターン２２０の反射光像を表すデータとが蓄積される。
【００７５】
この結果、マスク２００を１回走査するだけで、透過光Ｓ１と反射光Ｓ２とによる２つの像のデータを取得することができ、これら２つの像を、信号処理系２０が比較演算処理することにより、マスク２００の面Ｍ１における欠陥の有無を検出することができる。
【００７６】
ここで、本実施形態に係るマスク検査装置１００は、マスク２００の全面走査に先立って、マスクの一部のみを走査し、この一部についての透過光Ｓ１と反射光Ｓ２とによる２つの像のデータを得、この両データに基づいて、第１集光光学系５側の像と第２集光光学系６側の像との像サイズの倍率差を、倍率情報演算手段７３が算出する。
【００７７】
なお、第１集光光学系５と第２集光光学系６との光学特性が同一であれば、本来は両像のサイズは同一となるはずであるが、実際には、２つの光学系５，６が完全に同一の光学特性を有するとは限らない。また、距離Ｌ２と距離Ｌ３とが等しくない場合や、対物レンズ４と第１集光光学系５との間の距離と、対物レンズ４と第２集光光学系６との間の距離とが等しくない場合にも、両像のサイズが同一とならないことがある。
【００７８】
そして、両像のサイズが相違すると、両像を対比する際に適切な比較を行うことができない。
【００７９】
そこで、マスク２００の本検査に先立って、このように両像の一部について両像のデータを取得し、この取得されたデータに基づいて、両像のサイズ差を倍率情報演算回路７３により倍率差として算出し、算出して得られた倍率差を解消するように、すなわち、両像のサイズが同一となるように、倍率情報演算回路７３が、算出された倍率差に基づいて、第１倍率補正光学系７１および第２倍率補正光学系７２を調整する。
【００８０】
このように、マスク２００の本検査に先立って倍率補正を行うことにより、本検査によって得られる各像のサイズは同一に調整され、この同一サイズの２つの透過光像と反射光像とを信号処理系２０が比較し、マスク２００の欠陥を精度よく検出することができる。
【００８１】
なお、このように、透過光像と反射光像とを直接対比するのは、欠陥の種類やサイズによっては、透過光による検出に適したものと反射光による検出に適したものとがあり、一方の光像では検出できるが他方の光像では検出されない種類の欠陥を、簡単に検出することができるからである。
【００８２】
また、両光像を直接比較するのではなく、信号処理系２０に、マスク２００のパターンの設計データを予め記憶させ、あるいは外部の設計データベースから読み込んで、各光像のデータを設計データと各別に比較して、欠陥の検出を行うものであってもよい。
【００８３】
このような、設計データとの各別の比較による欠陥検出によれば、透過光像および反射光像のいずれにも現れる欠陥の像が存在する場合に有効である。
【００８４】
すなわち、当該欠陥は、両光像同士を比較しても、両像の差異として検出されない可能性があるからである。
【００８５】
以上のように、本実施形態に係るマスク検査装置１００によれば、透過光像と反射光像とを、１回のマスク走査によって得ることができるため、透過光像と反射光像とを取得する必要があるマスク検査に関して、各光像を順次取得する従来のマスク検査装置よりも、検査の迅速化を図ることができる。
【００８６】
さらに、本実施形態のマスク検査装置１００は、その結像光学系が、対物レンズ４を通った、互いに異なる２つの検出対象領域２０２，２０３からの光を、２つの集光光学系５，６のうち対応するものに分離して導く全反射ミラー７を有するため、２つの検出対象領域２０２，２０３を設定する場合にも、対応する複数の結像光学系の配置空間を確保し易く、かつ２つのＴＤＩセンサ１１，１２への光路を分割し易いとともに、全反射ミラー７での反射によれば、光を、その強度をほとんど減衰させることなく光を各集光光学系５，６に導入することができる。
【００８７】
さらにまた、対物レンズ４は、集光光学系５，６との間で検出対象領域２０２，２０３の像面Ｐを形成するように設定され、全反射ミラー７は、その像面Ｐの近傍に配置されているため、全反射ミラー７として大きなサイズのものを用いる必要がなく、したがって、結像光学系のサイズが大きくなるのを防止することができる。
【００８８】
なお、マスク２００の本検査に先立って行うマスク２００の一部についてのプレ走査では、検出される両像のサイズを一致させるための倍率情報を取得するために行うに過ぎず、マスク２００の欠陥自体を検出するための走査ではないため、本検査における走査よりも分解能が低いものであってもよく、したがって、プレ走査における走査速度を本検査における走査速度よりも高く設定したり、ＴＤＩセンサ１１，１２の検出分解能を低く設定することができ、本検査に要する時間に比べて、極めて短い時間で行うことができる。
【００８９】
上述した作用は、マスク２００の特定面Ｍ１を、透過光像と反射光像とで検査するものであるが、次に、透過光像によって検査する面と反射光像によって検査する面とを互いに異なる面とする作用について説明する。
【００９０】
すなわち、例えば、マスク２００の石英ガラス２１０の表面２１１については、透過光像によって検査し、マスク２００のＣｒの表面２２１については、反射光像によって検査する場合、透過光像を検出する第１集光光学系５側のＴＤＩセンサ１１に、石英ガラス２１０の表面２１１が結像する距離Ｌ２となるように、第１集光光学系５をＹ−Ｙ′方向に移動調整し、反射光像を検出する第２集光光学系６側のＴＤＩセンサ１２に、Ｃｒの表面２２１が結像する距離Ｌ３となるように、第２集光光学系６をＹ−Ｙ′方向に移動調整する。
【００９１】
つまり図８に示したように、距離Ｌ２，Ｌ３を延長すると、対応するＴＤＩセンサ１１，１２による検出対象領域２０２，２０３は、対物レンズ４に近づく方向に変動し、距離Ｌ２，Ｌ３を短縮すると、対応するＴＤＩセンサ１１，１２による検出対象領域２０２，２０３は、対物レンズ４から離れる方向に変動するため、この距離Ｌ２，Ｌ３を各別に調整することにより、ＴＤＩセンサ１１による検出対象領域２０２の面と、ＴＤＩセンサ１２による検出対象領域２０３の面とがマスク２００の厚さ方向について互いに異なる面に設定される。
【００９２】
このように、検出対象領域２０２，２０３の面を互いに異なるものとすると、ＴＤＩセンサ１１，１２にそれぞれ結像された像のサイズには差が生じる。
【００９３】
そこで、マスク２００の本検査に先立って、前述した倍率補正を行うことにより、本検査によって得られる各像のサイズは、検査対象面が異なるにも拘わらず同一に調整され、この同一サイズの２つの透過光像と反射光像とを信号処理系２０が比較し、マスク２００の欠陥を精度よく検出することができる。
【００９４】
このように本実施形態に係るマスク検査装置１００によれば、マスク２００の厚さ方向の異なる面を、透過光Ｓ１および反射光Ｓ２によって、１回のマスク走査で同時に走査することができ、透過光像と反射光像とを、１回のマスク走査によって得ることができるため、透過光像と反射光像とを取得する必要があるマスク検査に関して、各光像を順次取得する従来のマスク検査装置よりも、検査の迅速化を図ることができる。
【００９５】
また、反射照明光学系２Ｂは、照明視野切替光学系２Ｃによって、マスク２００に対して透過照明光学系２Ａと同じ側に配置切替されると（図９（ｂ）参照）、透過照明光学系２Ａと反射照明光学系２Ｂとによって、マスク２００の異なる検出対象領域２０２，２０３をともに透過照明することができ、マスク２００の厚さ方向の同一面内に両検出対象領域２０２，２０３が設定されるように距離Ｌ２，Ｌ３を調整して、前述した本検査前のプレ走査を行うことにより、マスク２００の厚さ方向の同一面の一部について、倍率補正前の２つの透過光像を得ることができる。
【００９６】
そして、これら２つの透過光像同士を比較して、両光像の倍率差を求めることができるが、このように透過光像同士の比較に基づいて倍率差を求める方が、前述した反射光像と透過光像との比較に基づいて倍率差を求めるよりも、処理を簡単化することができる。
【００９７】
すなわち、反射光像と透過光像とは、単純には明暗が反転するため、両光像の比較に際しては一方の光像の明暗を反転する処理などを行う必要があるが、透過光像同士での比較では、そのような処理が不要となる。また、散乱光の回込み具合や石英ガラス２１０内での繰返し反射等の迷光の影響も、透過光像同士の比較では相殺することができるが、透過光像と反射光像とでは、これらの影響の度合いが相異なるため、透過光像と反射光像とを比較する際には、これらの影響の相違も考慮して行う必要があり、透過光像同士での比較の方が、より精度の高い比較を行うことができ、この結果、より精度の高い倍率補正を行うことができる。
【００９８】
もちろん、反射照明光学系２Ｂを透過照明光学系２Ａと同じ側に配置するのは、プレ走査の際のみに限定されるものではなく、プレ走査後の本検査においても、両照明光学系２Ａ，２Ｂをそのまま透過照明光学系として、２つの透過光像を得るものとしてもよい。
【００９９】
すなわち、前述した距離Ｌ２，Ｌ３を調整することにより、マスク２００の厚さ方向の互いに異なる面についての２つの透過光像を得ることができるため、マスク２００の２つの面を１回の走査で検査することができ、検査の迅速化を図ることができる。
【０１００】
また、本実施形態に係るマスク検査装置１００は、透過照明光学系２Ａが、マスク２００に対して結像光学系とは反対の側に固定的に配設され、反射照明光学系２Ｂが、照明視野切替光学系２Ｃによって、照明方向を切替可能とされた構成であるが、これとは反対に、反射照明光学系２Ｂが、マスク２００に対して結像光学系と同じ側に固定的に配設され、透過照明光学系２Ａが、照明視野切替光学系２Ｃによって、照明方向を切替可能とされた構成を採用することもできる。
【０１０１】
このように、透過照明光学系２Ａの照明方向を切替可能とした構成のマスク検査装置１００によれば、２つの反射光像を得ることができ、これら２つの反射光像を用いて、プレ走査や本検査を行うことができる。
【０１０２】
そして、透過照明光学系２Ａが結像光学系とは反対の側に固定的に配設され、反射照明光学系２Ｂが照明方向を切替可能とされた構成の実施形態と、同様の作用、効果を奏する。
【０１０３】
もちろん、透過照明光学系２Ａと反射照明光学系２Ｂの双方とも、照明視野切替光学系２Ｃによって、照明方向を切替可能とされた構成を採用することもでき、欠陥の種類等に応じて、透過照明光学系２Ａと反射照明光学系２Ｂとの照明方向の組合せを任意に切り替えることができ、使用方法の自由度を高めることができる。
【０１０４】
また、本実施形態に係るマスク検査装置１００は、倍率情報演算回路７３が、ＴＤＩセンサ１１，１２によって検出された両像に基づいて倍率差を算出するものであるが、このように実際に検出された像に基づくことなく、計算によって倍率差を簡易的に求めるようにしてもよい。
【０１０５】
すなわち、例えば、ＴＤＩセンサ１１，１２に結像される光像のサイズは、光学的には、各結像光学系の光学特性、各結像光学系と検出対象領域２０２，２０３との間の距離Ｌ１、および各結像光学系と各ＴＤＩセンサ１１，１２との間の距離Ｌ２，Ｌ３の組合せによって規定される。
【０１０６】
ここで、各結像光学系と検出対象領域２０２，２０３との間の距離Ｌ１と、各結像光学系と各ＴＤＩセンサ１１，１２との間の距離Ｌ２，Ｌ３とは、共役関係によって、一方が特定されると他方が特定されるため、実質的には、各結像光学系の光学特性、および各結像光学系と各ＴＤＩセンサ１１，１２との間の距離Ｌ２，Ｌ３の組合せによって規定される。
【０１０７】
そして、マスク検査装置における各結像光学系の光学特性は、各結像光学系を交換しない限り変化せず一定であるため、ＴＤＩセンサ１１，１２に結像される光像のサイズは、各結像光学系と各ＴＤＩセンサ１１，１２との間の距離Ｌ２，Ｌ３によって特定することができるといえる。
【０１０８】
したがって、各結像光学系と各ＴＤＩセンサ１１，１２との間の距離Ｌ２，Ｌ３を変化させて、各距離ごとの像の倍率を、予め実験的に求め、この求められた倍率と、各結像光学系と各ＴＤＩセンサ１１，１２との間の距離Ｌ２，Ｌ３とを、参照テーブル等として対応付け、この対応付けを倍率情報演算回路７３に予め記憶させておき、実際のマスク検査の際には、信号制御系２０が、第１合焦制御機構２２の制御によって得られる第１結像光学系とＴＤＩセンサ１１との間の距離Ｌ２を、倍率情報演算回路７３に出力し、倍率情報演算回路７３が、入力された距離Ｌ２に対応する像倍率を、参照テーブルを参照して求めることができる。
【０１０９】
同様に、第２合焦制御機構２３の制御によって得られる第２結像光学系とＴＤＩセンサ１２との間の距離Ｌ３を、倍率情報演算回路７３に出力し、倍率情報演算回路７３が、入力された距離Ｌ３に対応する像倍率を、参照テーブルを参照して求めることができる。
【０１１０】
そして、倍率情報演算回路７３は、これら求められた２つの像倍率に基づいて、各ＴＤＩセンサ１１，１２にそれぞれ結像される像間の倍率差を算出することができる。
【０１１１】
（実施形態２）
実施形態１のマスク検査装置１００は、透過照明光学系２Ａ側に対して単一の集光光学系５およびＴＤＩセンサ１１を組み合わせ、反射照明光学系２Ｂ側に対して単一の集光光学系６およびＴＤＩセンサ１２を組み合わせて、互いに異なる２つの検出対象領域２０２，２０３について検査するものであるが、この実施形態１のマスク検査装置１００において、各照明光学系２Ａ，２Ｂ側に対してそれぞれ２以上の集光光学系およびＴＤＩセンサを組み合わせて、１回の走査で検査可能の検出対象領域を増加させるようにすることもできる。
【０１１２】
すなわち、図１０に示したマスク検査装置１００は、実施形態１のマスク検査装置１００において、透光照明光学系２Ａ側に単一のＴＤＩセンサ１１に代えて２つのＴＤＩセンサ１１ａ，１１ｂを設けるとともに、第１集光光学系５として、両ＴＤＩセンサ１１ａ，１１ｂに共用される単一の中間導光光学系５ｃと、各ＴＤＩセンサ１１ａ，１１ｂごとに対応する２つの集光光学系５ａ，５ｂとを設け、反射照明光学系２Ｂ側に単一のＴＤＩセンサ１２に代えて２つのＴＤＩセンサ１２ａ，１２ｂを設けるとともに、第２集光光学系６として、両ＴＤＩセンサ１２ａ，１２ｂに共用される単一の中間導光光学系６ｃと、各ＴＤＩセンサ１２ａ，１２ｂごとに対応する２つの集光光学系６ａ，６ｂとを設けた構成である。
【０１１３】
なお、中間導光光学系５ｃから出射した光をそれぞれ両集光光学系５ａ，５ｂに入射させるために、中間導光光学系５ｃと両集光光学系５ａ，５ｂとの間に、光路分割手段としてのハーフミラー５ｄが配設され、中間導光光学系６ｃから出射した光をそれぞれ両集光光学系６ａ，６ｂに入射させるために、中間導光光学系６ｃと両集光光学系６ａ，６ｂとの間に、光路分割手段としてのハーフミラー６ｄが配設されている。
【０１１４】
すなわち、このマスク検査装置１００は、透過照明光学系２Ａ側に２つの結像光学系が設けられ、反射照明光学系２Ｂ側にも２つの結像光学系が設けられた構成であり、透過照明光学系２Ａ側の２つのＴＤＩセンサ１１ａ，１１ｂには、検出対象領域２０２の像がそれぞれ結像され、反射照明光学系２Ｂ側の２つのＴＤＩセンサ１２ａ，１２ｂには、検出対象領域２０３の像がそれぞれ結像される。
【０１１５】
ここで、集光光学系５ａとＴＤＩセンサ１１ａとの間の距離Ｌ２１と、集光光学系５ｂとＴＤＩセンサ１１ｂとの間の距離Ｌ２２とに差を設けることにより、図１１に示すように、これら像面側と物面側との共役関係によって、ＴＤＩセンサ１１ａに結像される検出対象領域２０２ａと、ＴＤＩセンサ１１ｂに結像される検出対象領域２０２ｂとは、マスク２００の厚さ方向についての互いに異なる位置とすることができる。
【０１１６】
同様に、集光光学系６ａとＴＤＩセンサ１２ａとの間の距離Ｌ３１と、集光光学系６ｂとＴＤＩセンサ１２ｂとの間の距離Ｌ３２とに差を設けることにより、これら像面側と物面側との共役関係によって、ＴＤＩセンサ１２ａに結像される検出対象領域２０３ａと、ＴＤＩセンサ１２ｂに結像される検出対象領域２０３ｂとは、マスク２００の厚さ方向についての互いに異なる位置とすることができる。
【０１１７】
したがって、１回のマスク走査で、４つの互いに異なる光像を同時に得ることができ、これら４つの光像を順次に得る必要がある従来のマスク検査装置に比べて、検査時間の大幅な短縮を図ることができる。
【０１１８】
なお、実施形態２のマスク検査装置１００における像倍率補正手段は、４つのＴＤＩセンサ１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂによりそれぞれ検出して得られた４つの像のサイズを一致させるものとし、信号処理系２０（欠陥検出手段）は、像倍率補正手段によりサイズが一致された４つの像に基づいて、マスク２００の欠陥を検出するものとすればよい。
【０１１９】
本実施形態のマスク検査装置１００は、その結像光学系が、対物レンズ４を通った、互いに異なる２つの検出対象領域２０２（２０２ａ，２０２ｂ），２０３（２０３ａ，２０３ｂ）からの光を、２つの集光光学系５，６のうち対応するものに分離して導く全反射ミラー７を有するため、２つの検出対象領域２０２（２０２ａ，２０２ｂ），２０３（２０３ａ，２０３ｂ）を設定する場合にも、対応する複数の結像光学系の配置空間を確保し易く、かつ２つのＴＤＩセンサ１１（１１ａ，１１ｂ），１２（１２ａ，１２ｂ）への光路を分割し易いとともに、全反射ミラー７での反射によれば、光を、その強度をほとんど減衰させることなく光を各集光光学系５，６に導入することができる。
【０１２０】
さらに、対物レンズ４は、集光光学系５，６との間で検出対象領域２０２（２０２ａ，２０２ｂ），２０３（２０３ａ，２０３ｂ）の像面Ｐを形成するように設定され、全反射ミラー７は、その像面Ｐの近傍に配置されているため、全反射ミラー７として大きなサイズのものを用いる必要がなく、したがって、結像光学系のサイズが大きくなるのを防止することができる。
【０１２１】
また、本実施形態２に係るマスク検査装置１００についても、上述した実施形態１に係るマスク検査装置１００に適用可能の各変形例を適用することができ、各変形例による既述の効果を同様に得ることができる。
【０１２２】
（実施形態３）
図１２は本発明の第３の実施形態（実施形態３）に係るマスク検査装置１００を示すブロック図であり、実施形態１のマスク検査装置１００において、反射照明光学系２Ｂと照明視野光学系２Ｃとを省略するとともに、透過照明光学系２Ａが、図１３に示すように、検出対象領域２０２，２０３を含む広い領域を照明視野として照射するように設定されたものである。
【０１２３】
実施形態１，２のマスク検査装置１００は、透過照明光学系２Ａと反射照明光学系２Ｂとによりマスク２００の両面側からそれぞれレーザ光を照射し、マスク２００の検出対象領域２０２（実施形態２においては２０２ａ，２０２ｂ）からの透過光像と検出対象領域２０３（実施形態２においては２０３ａ，２０３ｂ）からの反射光像とを得るために、透過照明光学系２Ａによる照射領域と反射照明光学系２Ｂによる光照射領域とをそれぞれ空間的に分離する構成であるが、本実施形態３のマスク検査装置１００は、透過光像のみが得られるに過ぎないものの、１回の走査で、マスク２００の異なる２つの検出対象領域２０２，２０３から像をそれぞれ得ることができ、マスク検査の迅速化を図ることができる。
【０１２４】
なお、透過照明光学系２Ａに代えて反射照明光学系２Ｂを備え、２つの反射光像を得るものとしてもよく、このような構成のマスク検査装置によっても、マスク検査の迅速化を図ることができる。
【０１２５】
そして、これらの構成のマスク検査装置１００も、実施形態１，２のマスク検査装置１００と同様に、その結像光学系が、対物レンズ４を通った、互いに異なる２つの検出対象領域２０２，２０３からの光を、２つの集光光学系５，６のうち対応するものに分離して導く全反射ミラー７を有するため、２つの検出対象領域２０２，２０３を設定する場合にも、対応する複数の結像光学系の配置空間を確保し易く、かつ２つのＴＤＩセンサ１１，１２への光路を分割し易いとともに、全反射ミラー７での反射によれば、光を、その強度をほとんど減衰させることなく光を各集光光学系５，６に導入することができる。
【０１２６】
さらに、対物レンズ４は、集光光学系５，６との間で検出対象領域２０２，２０３の像面Ｐを形成するように設定され、全反射ミラー７は、その像面Ｐの近傍に配置されているため、全反射ミラー７として大きなサイズのものを用いる必要がなく、したがって、結像光学系のサイズが大きくなるのを防止することができる。
【０１２７】
また、図１２に示したマスク検査装置１００は、２つの集光光学系５，６の配置と全反射ミラー７によって、ＴＤＩセンサ１１，１２にそれぞれ結像される検出対象領域２０２，２０３を、光軸Ｃ１に直交する面内で空間的に分離したものであるが、光軸Ｃ１に沿った方向（マスク２００の厚さ方向）について空間的に分離する構成を採用することもできる。
【０１２８】
すなわち、図１０に示したマスク検査装置１００における透過照明光学系２Ａの側の構成は、２つのＴＤＩセンサ１１ａ，１１ｂには、マスク２００の面内では同一の検出対象領域となるが、距離Ｌ２１，Ｌ２２に差異を設定することにより、ＴＤＩセンサ１１ａに結像される検出対象領域２０２ａと、ＴＤＩセンサ１１ｂに結像される検出対象領域２０２ｂとを、マスク２００の厚さ方向について分離させることができる。
【０１２９】
なお、上述した各実施形態１〜３のマスク検査装置は、像倍率取得手段が、実際に検出された像の倍率に基づいて各像の像倍率を算出するものとして説明したが、本発明のマスク検査装置は、これらの形態に限定されるものではなく、例えばホストコンピュータから、そのホストコンピュータに記憶された各像倍率（検査に先立って、同じ検査対象物（マスク）の同じ検査領域において予め求められた各像倍率）を受信することにより、各像倍率を取得するものであってもよい。
【０１３０】
ここで、ホストコンピュータは、倍率情報演算回路７３が兼ねるものであってもよい。
【符号の説明】
【０１３１】
１ 光源
２ 照明光学系
４ 対物レンズ（結像光学系）
５ 第１集光光学系（結像光学系）
６ 第２集光光学系（結像光学系）
７ 全反射ミラー
１１，１２ ＴＤＩセンサ（光検出手段）
２０ 信号処理系（欠陥検出手段）
７１ 第１倍率補正光学系（倍率補正手段）
７２ 第２倍率補正光学系（倍率補正手段）
７３ 倍率情報演算手段（倍率補正手段）
１００ マスク検査装置
２００ マスク
Ｐ 像面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のパターンが形成されたマスクに照明光を照射する照明光学系と、複数の光検出手段と、前記照明光が照射された照明領域のうち、互いに異なる検出対象領域からの光を同時に、かつ各別に前記複数の光検出手段に結像させる、前記複数の光検出手段にそれぞれ対応して設けられた複数の結像光学系と、前記複数の光検出手段によりそれぞれ検出して得られた複数の像のサイズを一致させる像倍率補正手段と、前記サイズが一致された複数の像に基づいて、前記マスクの欠陥を検出する欠陥検出手段とを備え、
前記複数の結像光学系は、該複数の結像光学系について共用された単一の対物レンズと、それぞれの前記結像光学系に対応した複数の集光光学系と、前記対物レンズを通った前記互いに異なる検出対象領域からの光を、前記複数の集光光学系のうち対応するものに分離して導く全反射ミラーとを有し、前記対物レンズは、前記集光光学系との間で前記検出対象領域の像面を形成するように設定され、前記全反射ミラーは、前記像面の近傍に配置され、
前記像倍率補正手段は、前記複数の像の各像倍率を取得する像倍率取得手段と、前記結像光学系の一部として設けられ、前記像倍率取得手段によって取得された前記各像の像倍率に基づいて、前記光検出手段に投影される像のサイズを調整する補正光学系である補正手段とを有することを特徴とするマスク検査装置。
【請求項２】
前記照明光学系は、前記互いに異なる検出対象領域を各別に照明する２つの照明光学系であって、前記マスクに対して前記結像光学系が設けられた側とは反対の側に配設された透過照明光学系と、前記マスクに対して前記結像光学系が設けられた側に配設された反射照明光学系と、前記透過照明光学系および前記反射照明光学系のうち一方の照明光学系を、前記マスクに対して他方の照明光学系の側に配設位置を切り替える照明方向切替手段とを備えたことを特徴とする請求項１また２に記載のマスク検査装置。
【請求項３】
前記像倍率取得手段は、前記複数の光検出手段によって検出された像に基づいて、前記複数の像の各像倍率を算出することにより取得することを特徴とする請求項１または２に記載のマスク検査装置。
【請求項４】
前記像倍率取得手段は、少なくとも前記各結像光学系と前記光検出手段との間の距離ごとに予め求められた像倍率を読み出すことにより取得することを特徴とする請求項１または２に記載のマスク検査装置。
【請求項５】
前記像倍率取得手段は、予め求められた前記複数の像の各像倍率が記憶されたホストコンピュータから前記検出対象領域に対応する前記各像倍率を受信することにより取得することを特徴とする請求項１または２に記載のマスク検査装置。
【請求項６】
前記光検出手段はＴＤＩセンサであり、前記補正手段は、前記ＴＤＩセンサの動作周期を調整する周期補正回路であることを特徴とする請求項１から５のうちいずれか１項に記載のマスク検査装置。
【請求項７】
前記互いに異なる検出対象領域は、前記マスクの厚さ方向について同一の面内における互いに異なる領域であることを特徴とする請求項１から６のうちいずれか１項に記載のマスク検査装置。
【請求項８】
前記互いに異なる検出対象領域は、前記マスクの厚さ方向についての互いに異なる位置であることを特徴とする請求項１から６のうちいずれか１項に記載のマスク検査装置。
【請求項１】
所定のパターンが形成されたマスクに照明光を照射する照明光学系と、複数の光検出手段と、前記照明光が照射された照明領域のうち、互いに異なる検出対象領域からの光を同時に、かつ各別に前記複数の光検出手段に結像させる、前記複数の光検出手段にそれぞれ対応して設けられた複数の結像光学系と、前記複数の光検出手段によりそれぞれ検出して得られた複数の像のサイズを一致させる像倍率補正手段と、前記サイズが一致された複数の像に基づいて、前記マスクの欠陥を検出する欠陥検出手段とを備え、
前記複数の結像光学系は、該複数の結像光学系について共用された単一の対物レンズと、それぞれの前記結像光学系に対応した複数の集光光学系と、前記対物レンズを通った前記互いに異なる検出対象領域からの光を、前記複数の集光光学系のうち対応するものに分離して導く全反射ミラーとを有し、前記対物レンズは、前記集光光学系との間で前記検出対象領域の像面を形成するように設定され、前記全反射ミラーは、前記像面の近傍に配置され、
前記像倍率補正手段は、前記複数の像の各像倍率を取得する像倍率取得手段と、前記結像光学系の一部として設けられ、前記像倍率取得手段によって取得された前記各像の像倍率に基づいて、前記光検出手段に投影される像のサイズを調整する補正光学系である補正手段とを有することを特徴とするマスク検査装置。
【請求項２】
前記照明光学系は、前記互いに異なる検出対象領域を各別に照明する２つの照明光学系であって、前記マスクに対して前記結像光学系が設けられた側とは反対の側に配設された透過照明光学系と、前記マスクに対して前記結像光学系が設けられた側に配設された反射照明光学系と、前記透過照明光学系および前記反射照明光学系のうち一方の照明光学系を、前記マスクに対して他方の照明光学系の側に配設位置を切り替える照明方向切替手段とを備えたことを特徴とする請求項１また２に記載のマスク検査装置。
【請求項３】
前記像倍率取得手段は、前記複数の光検出手段によって検出された像に基づいて、前記複数の像の各像倍率を算出することにより取得することを特徴とする請求項１または２に記載のマスク検査装置。
【請求項４】
前記像倍率取得手段は、少なくとも前記各結像光学系と前記光検出手段との間の距離ごとに予め求められた像倍率を読み出すことにより取得することを特徴とする請求項１または２に記載のマスク検査装置。
【請求項５】
前記像倍率取得手段は、予め求められた前記複数の像の各像倍率が記憶されたホストコンピュータから前記検出対象領域に対応する前記各像倍率を受信することにより取得することを特徴とする請求項１または２に記載のマスク検査装置。
【請求項６】
前記光検出手段はＴＤＩセンサであり、前記補正手段は、前記ＴＤＩセンサの動作周期を調整する周期補正回路であることを特徴とする請求項１から５のうちいずれか１項に記載のマスク検査装置。
【請求項７】
前記互いに異なる検出対象領域は、前記マスクの厚さ方向について同一の面内における互いに異なる領域であることを特徴とする請求項１から６のうちいずれか１項に記載のマスク検査装置。
【請求項８】
前記互いに異なる検出対象領域は、前記マスクの厚さ方向についての互いに異なる位置であることを特徴とする請求項１から６のうちいずれか１項に記載のマスク検査装置。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１１−４８３９３（Ｐ２０１１−４８３９３Ａ）
【公開日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５１０６６（Ｐ２０１０−２５１０６６）
【出願日】平成２２年１１月９日（２０１０．１１．９）
【分割の表示】特願２００４−３３７８３５（Ｐ２００４−３３７８３５）の分割
【原出願日】平成１６年１１月２２日（２００４．１１．２２）
【出願人】（０００２２０３４３）株式会社トプコン (904)
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月９日（２０１０．１１．９）
【分割の表示】特願２００４−３３７８３５（Ｐ２００４−３３７８３５）の分割
【原出願日】平成１６年１１月２２日（２００４．１１．２２）
【出願人】（０００２２０３４３）株式会社トプコン (904)
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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