JPH09280954A - 物体検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 短時間で２値レチクル内のシフタの全領域の
位相差量の欠陥を検査すし、露光に支障を来たす異物の
検出を位相差量欠陥の検査と同時に行う。 【解決手段】 照明手段から供給された光のうち、ポラ
ライザ（10），１／４波長板（12）によって位相差が調
整された２つの光（EO,OE）は、その光軸がノマルスキ
ープリズム（14）によってを相対的にシャーし、コンデ
ンサレンズ（16）で屈折して観察物体に照射される。物
体を透過した光は、対物レンズ（18）を透過し、ノマル
スキープリズム（20）によって合成され、ハーフミラー
２２で分割されて偏光ビームスプリッタ２４，２８に入
射する。これにより、複数の干渉成分が取り出され、該
当する２つの干渉像の２乗と、他の干渉像を利用した演
算が行われて、物体の検査が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は物体観察装置にか
かり、更に具体的には、レチクルあるいはマスクの欠陥
の検査に好適な物体検査装置に関する。

【０００２】

【背景技術と発明が解決しようとする課題】２値レチク
ルのシフタの位相差量の欠陥を検査する装置としては、
例えばSPIE,Proceedings series Volume 2254,「Photom
ask and X-Ray Mask technology」のp.294〜301に記載
されている装置がある。これは、レチクル上の位相シフ
タの位相量を測定する装置であって、レチクル内の検査
対象となる位相シフタ部分を光学顕微鏡の視野内に位置
させ、その視野内のサンプリングされた１点の位相量を
計測する位相シフタ付きレチクルの位相シフト量測定装
置である。従って、１回の検査では、位相シフタ中のサ
ンプリングされた１点の検査結果しか得られない。この
ため、レチクル内のすべての部位における欠陥の有無の
検査には不向きである。

【０００３】また、位相シフタ付きレチクルの欠陥とし
ては、上述した位相に関する欠陥の他に、異物の付着な
どの欠陥も存在する。従って、物体検査装置としては、
各種の欠陥を総合的に検査できることが好ましい。しか
しながら、上述した位相シフト量測定装置では、位相差
量の欠陥について検査するのみで、他の異物の有無を同
時に検査することはできない。

【０００４】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、その目的は、短時間で２値レチクル内のシフ
タの全領域の位相差量の欠陥を検査することである。他
の目的は、露光に支障を来たす異物の検出を、位相差量
欠陥の検査と同時に行うことである。更に他の目的は、
シフタなしレチクルに対しては、異物検査装置として使
用できる物体検査装置を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、この発明は、物体を照明するための光を供給する照
明手段（50,54）；これによって供給された光のうち、
直交する第１及び第２の偏光方向の光の位相差を調整す
るための位相差調整手段（10,12,14,20）；これによっ
て位相差が調整された第１の偏光方向の光と第２の偏光
方向の光の光軸を相対的にシャーして観察対象の物体に
照射する光分離手段（14）；物体を透過又は反射した前
記第１の偏光方向の光と第２の偏光方向の光を合成する
光合成手段（20）；この光合成手段から供給された光か
ら、第１の方向，第２の方向，これら第１又は第２のい
ずれかと平行な第３の方向において可干渉な偏光成分を
それぞれ取り出して、第１，第２及び第３の干渉像を得
るためのフィルタ手段（24,26,28）；これによって得ら
れた前記第１，第２及び第３の干渉像を利用して検査対
象を検査する検査手段（70,78,82,86,72,74,88,90,9209
4,66）；を備えたことを特徴とする。

【０００６】他の発明によれば、前記光合成手段から供
給された光から、第１の方向，第２の方向，直交する第
３及び第４の方向において可干渉な偏光成分がそれぞれ
取り出され、これによって得られた前記第１，第２，第
３及び第４の干渉像を利用して検査対象が検査される。

【０００７】前記検査手段は、前記第１，第２及び第３
の干渉像のうち、干渉成分間の位相差が対応する干渉像
間の差の２乗と、他の１つの干渉像とに対して、検査対
象の光学特性を考慮した演算を行って検査を行う。ある
いは、前記第１，第２，第３及び第４の干渉像のうち、
干渉成分間の位相差が対応する干渉像間の差の２乗と、
他の２つの干渉像に対して主光線以外の光線の付加的な
位相差を考慮した演算を行って得た差動信号とに対し
て、検査対象の光学特性を考慮した演算を行って検査を
行う。

【０００８】主要な態様によれば、前記光合成手段から
供給された光を第１及び第２の光に分岐する分岐手段を
備え、前記フィルタ手段が、分岐された第１の光から第
１及び第２の干渉像を得るための第１のフィルタ手段
と、分岐された第２の光から第３及び第４の干渉像を得
るための第２のフィルタ手段を含むことを特徴とする。

【０００９】前記位相差調整手段は、例えば、（1）回
転可能なポラライザ及び１／４波長板，（2）電圧によ
って屈折率が制御可能な液晶，（3）光軸を横切る方向
に前記光分離手段及び前記光合成手段の少なくとも一方
を移動させる手段，によって構成される。

【００１０】更に他の態様によれば、前記光分離手段及
び光合成手段の少なくとも一方が複屈折性プリズムによ
って構成され、前記フィルタ手段が偏光ビームスプリッ
タによって構成される。また、前記照明手段は、レーザ
光源と、これから出力されたレーザビームを走査する走
査手段を含み、前記走査手段が物体を透過又は反射した
光の光路中に配置されるとともに、物点と共役な位置に
ピンホールが設けられる。

【００１１】本発明の主要な態様には、次のようなもの
もある。 （1）レチクルの欠陥を検査する検査装置であって、第
一の光線を射出するレーザー光源と、第一の光線を、第
一の偏光状態と第二の偏光状態の２つの直線偏光であっ
て互いに異なる方向に進行する光線に分離する光線分離
手段と、前記２つの直線偏光の光線を集光し、レチクル
内の第一の領域内で２つのビームスポットを形成するコ
ンデンサレンズと、前記２つのビームスポットを、前記
第一の領域内で２次元走査する走査手段と、前記光透過
性のレチクルから透過方向に発生する光線を集光し得る
対物レンズと、前記レチクルを透過し、前記対物レンズ
によって屈折された前記２つの直線偏光の光線を第三の
偏光状態の第二の光線に合成する光線合成手段と、前記
第二の光線の第一及び第二の偏光状態の二つの直線偏光
の光線の成分の相対的な位相差量である第一の位相差を
調整する第一の位相差調整手段と、前記第二の光線を第
三及び第四の光線に振幅分割するハーフミラーと、前記
第三の光線を、第四及び第五の偏光状態の２つの直線偏
光の光線に分離する第一の偏光分離手段と、前記第四の
光線を、第六及び第七の偏光状態の２つの直線偏光の光
線に分離する第二の偏光分離手段と、前記第三の光線の
成分であって、前記第一の偏光状態に平行な直線偏光の
成分と第二の偏光状態に平行な直線偏光の成分の間の相
対的な位相差量である第二の位相差を調整する第二の位
相差調整手段と、

【００１２】前記第四〜第七の偏光状態の光線をそれぞ
れ光電変換する第一〜第四の光電変換素子と、前記第一
及び第二の光電変換素子の光電変換信号の信号強度の差
である第一の差信号を生成する第一の差信号生成手段
と、前記第三及び第四の光電変換素子の光電変換信号の
信号強度の相対強度を調節して出力する第一の信号強度
調整手段と、前記第一の信号強度調整手段によって相対
強度が調節された後の、二つの信号強度の差である第二
の差信号を生成する第二の差信号生成手段と、前記第一
の差信号の信号強度を２乗し、２乗信号として出力する
信号強度２乗手段と、前記２乗信号と前記第二の差信号
の相対強度を調整して出力する第二の信号強度調整手段
と、前記第二の信号強度調整手段によって相対強度が調
節された後の二つの信号強度の差である誤差信号を算出
する誤差信号算出手段と、前記誤差信号を２値化し、２
値化信号を出力する２値化手段を有し、前記２値化信号
に基づいて欠陥ありと判定することを特徴とするレチク
ルの検査装置。

【００１３】（2）レチクルの欠陥を検査する物体検査
装置であって、第一の光線を射出するレーザー光源と、
光反射性のレチクルから反射方向に発生する光線を集光
し得る、光軸に沿って配置された対物レンズと、前記第
一の光線を前記対物レンズに向けて反射する第一のハー
フミラーと、前記第一のハーフミラーで反射された第一
の光線を、第一及び第二の偏光状態の２つの直線偏光で
あって、互いに異なる方向に進行する光線に分離する光
線分離手段を有し、前記対物レンズは、前記２つの直線
偏光の光線を集光して、レチクル内の第一の領域内で２
つのビームスポットを形成し、前記第一及び第二の偏光
状態の２つの直線偏光であって互いに異なる方向に進行
する光線は、前記対物レンズを通過して前記レチクルに
衝突し、反射されて再び該対物レンズ，光線分離手段に
再入射し、第三の偏光状態の第二の光線になって該光線
分離手段を射出して前記第一のハーフミラーを透過し、
更に、前記２つのビームスポットを、前記第一の領域内
で二次元走査する走査手段と、前記第一及び第二の偏光
状態の二つの直線偏光の光線の相対的な位相差量である
第一の位相差を調整する第一の位相差調整手段と、前記
第二の光線を、第三及び第四の光線に振幅分割する第二
のハーフミラーと、前記第三の光線を、第四及び第五の
偏光状態の２つの直線偏光の光線に分離する第一の偏光
分離手段と、前記第四の光線を、第六及び第七の偏光状
態の２つの直線偏光の光線に分離する第二の偏光分離手
段と、前記第三の光線の成分であって、前記第一の偏光
状態に平行な直線偏光の成分と第二の偏光状態に平行な
直線偏光の成分の間の相対的な位相差量である第二の位
相差を調整する第二の位相差調整手段と、

【００１４】前記第四〜第七の偏光状態の光線をそれぞ
れ光電変換する第一〜第四の光電変換素子と、前記第一
及び第二の光電変換素子の光電変換信号の信号強度の差
である第一の差信号を生成する第一の差信号生成手段
と、前記第三及び第四の光電変換素子の光電変換信号の
信号強度の相対強度を調整して出力する第一の信号強度
調整手段と、前記第一の信号強度調整手段によって相対
強度が調整された後の、二つの信号強度の差である第二
の差信号を生成する第二の差信号生成手段と、前記第一
の差信号の信号強度を２乗して２乗信号として出力す
る、信号強度２乗手段と、前記第二の信号強度調整手段
によって相対強度が調整された後の、二つの信号強度の
差である誤差信号を算出する誤差信号算出手段と、前記
誤差信号を２値化して、２値化信号を出力する２値化手
段を有し、前記２値化信号に基づいて欠陥ありと判定す
ることを特徴とするレチクルの検査装置。

【００１５】（3）前記第一の位相差はπの整数倍であ
り、前記第二の位相差はπの整数倍にπ／２を加えた値
であることを特徴とする前記（1）又は（2）記載のレチ
クルの検査装置。 （4）前記第二の位相差はπの整数倍であり、前記第一
の位相差はπの整数倍にπ／２を加えた値であることを
特徴とする前記（1）〜（3）記載のレチクルの検査装
置。 （5）前記第一の光線は直線偏光であり、前記第一の偏
光状態の直線偏光の偏波面に対して４５゜の角度をなす
ことを特徴とする前記（1）〜（4）記載のレチクルの検
査装置。

【００１６】（6）前記光線分離手段と前記光線合成手
段のどちらか一方、又は両方が複屈折性プリズムである
ことを特徴とする前記（1）〜（5）記載のレチクルの検
査装置。（7）前記第一の位相差調整手段は、１／４波
長板と、光軸を中心として回転可能なポラライザとの組
合せであることを特徴とする前記（1）〜（6）記載のレ
チクルの検査装置。 （8）前記第二の位相差調整手段は、１／４波長板であ
ることを特徴とする前記（1）〜（7）記載のレチクルの
検査装置。 （9）前記第一の位相差調整手段は、前記光線分離手段
と前記光線合成手段のどちらか一方、又は両方を光軸に
横切る方向に移動させることによって位相差を調整し得
ることを特徴とする前記（1）〜（6）記載のレチクルの
検査装置。

【００１７】（10）前記第一及び第二の偏光分離手段
は、偏光ビームスプリッタであることを特徴とする前記
（1）〜（9）記載のレチクルの検査装置。 （11）前記第四〜第七の偏光状態は、直線偏光であっ
て、前記第一の偏光状態の直線偏光の偏波面に対して４
５゜の角度をなすことを特徴とする（1）〜（11）記載
のレチクルの検査装置。 （12）前記第一の偏光状態の直線偏光の偏波面と前記第
二の偏光状態の直線偏光の偏波面は直交しているを特徴
とする（1）〜（11）記載のレチクル検査装置。

【００１８】本発明によれば、照明手段から供給された
光のうち、直交する第１及び第２の偏光方向の光の位相
差が、位相差調整手段によって調整される。調整後の第
１の偏光方向の光と第２の偏光方向の光の光軸は、光分
離手段によってを相対的にシャーして観察対象の物体に
照射される。物体を透過又は反射した前記第１の偏光方
向の光と第２の偏光方向の光は、光合成手段によって合
成され、更に第１〜第３，あるいは第１〜第４の異なる
方向において可干渉な偏光成分がフィルタ手段によって
取り出される。検査手段では、得られた干渉な偏光成分
に基づく干渉像に対し、干渉成分間の位相差が対応する
２つの干渉像，例えば干渉成分間の位相差の絶対値が等
しい干渉像間の差の２乗と、他の干渉像を利用した演算
が行われて、物体の検査が行われる。

【００１９】この発明の前記及び他の目的，特徴，利点
は、以下の詳細な説明及び添付図面から明瞭になろう。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、発明の実施の形態につい
て、実施例を参照しながら詳細に説明する。

【００２１】

【基本的形態１】初に、第１の基本的な形態について図
１を参照しながら説明する。なお、同図中の各素子に対
して、それぞれ直交座標（Ｘ1，Ｙ1）〜（Ｘ8，Ｙ8）
を、光軸ＡＸに対して直交しかつ同じ方位となるよう
に、つまり各座標軸が重なるように座標を設定する。以
下、それらの方位を単に（ｘ，ｙ）と表現する。また、
理解を容易にするため、以下の説明では主光線のみを用
いる。また、紙面の都合上、光軸ＡＸが二分割して表示
されており、点Ａ，Ａ′は本来つながっている。

【００２２】図示しない光源から射出された照明用の光
線ｉ00は、回転可能なポラライザ１０，１／４波長板１
２，ノマルスキープリズム１４を順に透過してコンデン
サレンズ１６に入射する。ポラライザ１０は、ｘ軸に対
する方位角θ1が透過する光の偏光方向であり、この角
度θ1は、ポラライザ１０を回転させることで変更可能
となっている。１／４波長板１２は、光学軸である早い
軸ｎeとこれに直交する遅い軸ｎoを有し、早い軸ｎeの
方位角はｘ軸に対して４５゜，遅い軸ｎoの方位角はｘ
軸に対して−４５゜に設定されている。入射光のうち、
遅い軸ｎoに平行な偏波面の直線偏光成分は、早い軸ｎe
に平行な偏波面の直線偏光成分に対して１／４波長（９
０゜）の位相遅れが生じる。１／４波長板１２を透過し
た光線は、ノマルスキープリズム１４とコンデンサレン
ズ１６によって、物体面Ｓである（Ｘ3，Ｙ3）座標平面
上で２δシャーした光線ＥＯ，ＯＥとなる。光線ＥＯ
は、Ｙ3軸に平行な偏波面の直線偏光となり、光線ＯＥ
はＸ3軸に平行な偏波面の直線偏光となる。

【００２３】例えば、ポラライザ１０の方位角θ1が１
／４波長板１２の早い軸ｎeと一致しているときは、光
線ｉ00のうちの早い軸ｎe方向の偏光光がそのまま透過
する。ポラライザ１０の方位角θ1が１／４波長板１２
の遅い軸ｎoと一致しているときは、光線ｉ00のうちの
遅い軸ｎo方向の偏光光が１／４波長板１２による９０
゜位相遅れの後に透過する。このように、ポラライザ１
０と１／４波長板１２の作用によって、直交する２つの
直線偏光成分ＥＯ，ＯＥの位相差が任意に調整可能とな
っている。具体的には、光線ＥＯ，ＯＥの相対的な位相
差αは、ポラライザ角θ1を変化させることで、後述す
る（2）式のように可変できる。

【００２４】次に、物体面Ｓ上の物体を透過した光線
は、対物レンズ１８，ノマルスキープリズム２０の作用
により再び１つの光線に合成される。なお、物体が位相
差の無い完全な平行平板である場合に、２つのノマルス
キープリズム１４，２０の間で照明光ＥＯ，ＯＥ間に与
えられる位相差が２πの整数倍となるように、ノマルス
キープリズム１４，２０の位置が光軸ＡＸを横切る方向
に調整される。

【００２５】ノマルスキープリズム２０によって再び１
つになった光線は、ハーフミラー２２に入射する。そし
て、全振幅の５０％の光は、ハーフミラー２２を透過
し、更には偏光ビームスプリッタ（アナライザ）２４に
至る。他方、ハーフミラー２２に入射した光線の残りの
５０％は、１／４波長板２６を透過し、光軸ＡＸ2に沿
って進行して偏光ビームスプリッタ２８に至る。

【００２６】１／４波長板２６は、光学軸である早い軸
ｎeとこれに直交する遅い軸ｎoを有し、遅い軸ｎoの方
位はｘ軸に平行，早い軸ｎeの方位はｙ軸に対して平行
に設定されている。従って、ｘ軸に平行な偏波面の直線
偏光成分は、ｙ軸に平行な偏波面の直線偏光成分に対し
て−π／２（１／４波長，９０゜）の位相差（π／２の
位相遅れ）が生ずる。本実施例では、照明光ＥＯの偏光
方向がｙ軸に平行となっており、照明光ＯＥの偏光方向
がｘ軸に平行となっている。従って、照明光ＯＥが照明
光ＥＯに対して１／４波長位相遅れを生ずるようにな
る。

【００２７】次に、偏光ビームスプリッタ２４に達した
光線のうち、ｘ軸に対してθ2＝４５゜の方位に平行な
偏波面の成分は透過して光線ｉ1となり、ｘ軸に対して
θ3＝１３５゜の方位に平行な偏波面の成分は反射され
て光線ｉ2となり、光軸ＡＸ1に沿って進行する。これに
より、照明光ＯＥ，ＥＯからそれぞれ干渉成分が取り出
され、それらの差から微分干渉像が得られる。

【００２８】一方、偏光ビームスプリッタ２８に達した
光線のうち、ｘ軸に対してθ4＝４５゜の方位に平行な
偏波面の成分は透過して光線ｉ11となり、ｘ軸に対して
θ5＝１３５゜の方位に平行な偏波面の成分は反射され
て光線ｉ22となり、光軸ＡＸ3に沿って進行する。これ
により、照明光ＯＥ，ＥＯからそれぞれ干渉成分が取り
出され、それらの差から微分干渉像が得られる。なお、
直交座標（Ｘ4,Ｙ4）〜（Ｘ7,Ｙ7）に示した矢印は、偏
波面の向きを示す。

【００２９】次に、レンズのＯＴＦの影響は考えないも
のとし、物体，例えばレチクルなどの段差位置における
光線ｉ1，ｉ2，ｉ11，ｉ22による微分干渉像の強度を求
める。なお、観察対象の物体の段差は、基本的に１次元
の構造であるので以下の解析では光学系を含めてすべて
の１次元で行うこととする。実際の光学系は２次元であ
るが、以下の議論では１次元の仮定で全く差し支えな
い。また、以下の説明では、結像型の微分干渉顕微鏡の
結像面における点像の強度をもって説明するが、レーザ
走査光学系の微分干渉顕微鏡によっても焦点深度が異な
る以外は、結像型の微分干渉顕微鏡における照明系のσ
値を適当に設定すれば全く同一の微分干渉像が得られる
ので、走査型のものにも基本的に適用可能である。

【００３０】また、この実施例は微分干渉顕微鏡の光学
系を踏襲したレーザ走査顕微鏡の構成となっている。こ
のため、光線分離手段であるノマルスキープリズム１４
にって生じる物体上の２つのビームの振幅や位相情報
は、光線合成手段であるノマルスキープリズム２０内に
おける２つの光波の干渉によって生じる１つの光線に保
存される。従って、像平面以外の位置，例えば瞳共役平
面近傍などに設置された光電変換素子によっても微分干
渉像を得ることができる。よって、干渉像を得るための
撮像手段（例えば光電変換素子）の設置位置は、光線合
成手段以降ならばどこでもよい。

【００３１】図１に示す微分干渉顕微鏡によって得られ
る一つの像点には、ノマルスキープリズム１４のシャー
による間隔２δだけ互いに離れた２つの物点が対応す
る。これらをＯ（＋δ），Ｏ（−δ）として両者の相対
的な位相差をΨとすれば、次の（1）式のようになる。
なお、この（1）式は複素表示であり、ａ，ｂは振幅成
分を表わし、exp（jΨ）は位相成分を表わす。「ｊ」は
虚数単位である。

【００３２】

【数１】

【００３３】微分干渉顕微鏡によって付加される位相差
をα1，α2，α11，α22とすれば、ポラライザ１０の方
位角θ1との関係は、次の（2）式のようになる。そし
て、光線ｉ1，ｉ2，ｉ11，ｉ22に対応した理想的な光学
系における干渉像の強度Ｉi1（ｘ,α1），Ｉi2（ｘ,α
2），Ｉi11（ｘ,α11），Ｉi22（ｘ,α22）は、Ｃを定
数として次の（3）式のようになる。

【００３４】

【数２】

【数３】

【００３５】ここで、ポラライザ１０の方位角θ1＝π
／４として整理すると、次の（4）式が得られる。この
とき１／４波長板１２から射出される光線は、直線偏光
で偏波面も１／４波長板１２の入射前と同じとなり、何
ら位相変調は被らない。従って、θ1＝π／４のとき
は、１／４波長板１２はなくてもよい。なお、より一般
的には、θ1がπの整数倍にπ／４を加えたときは、１
／４波長板１２はなくてよい。

【００３６】また、図１では、光源に直線偏光以外の偏
光を想定し、ポラライザ１０によって任意の偏波面の方
向の直線偏光を取り出せるようにしているが、口述する
実施例のようにレーザ光源を用いるときは、直線偏光の
光がレーザ光源から直接射出されるため、ポラライザ１
０は必要ない。この場合に偏光面を回転させるには、例
えばポラライザ１０の代わりに回転可能な１／２波長板
を設け、これを回転させることでポラライザ角度の二倍
に相当する角度だけ偏波面を回転させることができる。

【００３７】

【数４】

【００３８】ここで、差動出力Ｓ+（ｘ）を、次の（5
A）式のように定義する。なお、一般的に、α11＝−α2
2のとき、前記（5A）式は（5B）式のようになる。そし
て、（5B）式において、α11＝π/2＋nπ（n＝0,1,2,3,
……）のとき、Ｓ+（ｘ）は（5A）のように最大となる
が、必ずしもその必要はない。更に、この差動出力に対
し、誤差信号Ｓeをｋを定数として次の（6）式で定義す
る。

【００３９】

【数５】

【数６】

【００４０】ところで、無欠陥の２値レチクル上の回路
パターンを透過照明によって観察するとき、振幅差動出
力Ｓ+（ｘ），画像信号Ｉi2（ｘ,α2＝π）は、いずれ
も段差部分でのみゼロ以外の値を持つ。すなわち、段差
以外の部分では、シャーした２つの光線に対して同一の
位相変化がレチクルによって付与されるので、それら差
動出力はゼロとなる。ところが、段差部分では、一方の
光線が段差にかかるため、両者の間に異なる位相差が付
与されるようになり、その結果段差部分では差動出力が
ゼロ以外の値を持つようになる。ただし、差動出力Ｓ+
（ｘ）は、段差の立ち上がりと立ち下がりで符号が変わ
る。この２乗は画像信号Ｉi2（ｘ,α2＝π）と全く相似
な画像信号となる。一方、簡単な２値化処理による欠陥
検出を行う場合を考えると、２値レチクル上の回路パタ
ーンが無欠陥の場合に最小（若しくはゼロ）となるよう
な誤差信号Ｓeが得られることが望ましい。

【００４１】無欠陥の２値レチクル上の回路パターンの
段差を示す複素振幅透過率分布としては、２つの場合が
考えられる。第一にはガラス部分と位相シフタ部分の境
界の段差であり、第二にはガラス部分とクロム遮光膜と
の境界の段差である。これらは、いずれも次の（7）式
の形で表わされ、定数ａ0，ｂ0，Ψ0の値が変わるだけ
である。従って、検査対象のレチクルの品種が決定すれ
ば、定数ａ0，ｂ0，Ψ0の値が決まり、この値に基づい
て、次の（8）式から定数ｋを算出すれば、誤差信号Ｓe
をレチクルの無欠陥部分のあらゆる段差及び平坦部分,
つまりすべての部分でゼロにすることが可能となる。

【００４２】

【数７】

【数８】

【００４３】なお、（8）式に示す係数によって（6）式
の誤差信号Ｓｅを完全にゼロにできることが、つまり、
光学系の伝達特性（開口数，コヒーレント照明，イン・
コヒーレント照明などの条件）によらずに実現可能であ
ることが、計算機によるシミュレーションによって確認
されている。従って、誤差信号Ｓeを適当なスライスレ
ベルで２値化すれば、位相シフタ部分の位相シフト量の
欠陥や異物などの汚染物の検出を同時に行うことが可能
となる。なお、定数ａ0，ｂ0，Ψ0が未知である場合
は、無欠陥部分における誤差信号がゼロとなるように定
数ｋを実験的に定めるようにしてもよい。

【００４４】以上は、対物レンズ１８が理想的で画像信
号Ｉi2（ｘ,α12＝π）が物体の平坦部分でゼロとなる
ことを仮定したが、実際の対物レンズでは完全にゼロと
はならない。一方、前記差動出力Ｓ+（ｘ）は、物体の
平坦部分で完全にゼロとなる。画像信号Ｉi2（ｘ,α12
＝π）が物体の平坦部分でゼロとならないことは、誤差
信号Ｓeをレチクルの無欠陥部分のあらゆる段差及び平
坦部分（つまりすべての部分）でゼロとするという目的
の障害となる。以下では、これを克服する手法について
説明する。

【００４５】例えば、透過照明型の微分干渉顕微鏡で、
物体が存在しないときに照明系の開口絞りを小さくする
ことによって主光線のみを干渉させて、前記（4）式の
画像信号Ｉi2（ｘ,α2＝π）を、ほとんどゼロにするこ
とができる。しかし、開口絞りを開けていくと、背景
（バックグラウンド）が徐々に明るくなるという現象が
実験的に観察できる。これは、主光線以外の光線には対
物レンズによる付加的な位相差の残留するからである。

【００４６】残留している主光線以外の光線の付加的な
位相差を、物体の位置によらない位相物体Ｏ0として考
慮し、次の（9）式にのように定義する。この式で、
「ａ0」は照明光の振幅を示し、γは主光線以外の光線
の付加的な位相差の平均値である。なお、「ｊ」は、前
記（1）式と同様に虚数単位である。

【００４７】

【数９】

【００４８】主光線以外の光線の付加的な位相差は、実
際には一つの値ではなく、光線が対物レンズ１８の瞳平
面を通過するときの瞳平面上の位置によって変化する。
従って、ノマルスキープリズム２０などでその位相差を
調整しても、開口絞りを開けた状態における物体がない
ときの画像信号Ｉi2（ｘ,α2＝π）を完全にゼロとする
ことはできない。しかし、主光線以外の光線の付加的な
位相差は一般に小さな値であるので、平均値で代表して
も差し支えない。そこで、位相物体Ｏ0を理想的な光学
系で観察したときの強度，つまり開口絞りを開けた状態
における背景の強度画像信号Ｉi2（Ｏ0,ｘ），Ｉi1（Ｏ
0,ｘ）を、次の（10），（11）式のように得る。これら
は、前記（4）式に前記（9）式の振幅及び位相を代入し
て得られる。

【００４９】

【数１０】

【数１１】

【００５０】次に、背景の強度の差動出力Ｓ0を、ｋbを
定数として次の（12）式で定義する。この（12）式に前
記（7），（8）式を代入すると、次の（13）式が得られ
る。そして、定数ｋbを次の（14）式の値に設定する
と、Ｓ0＝０となり、背景に関する差動出力を完全にゼ
ロとすることができる。このようにして、主光線以外の
光線の付加的な位相差が消去されるのと等価な像を得る
ことができる。

【００５１】

【数１２】

【数１３】

【数１４】

【００５２】次に、前記（1）式で示した物体を開口絞
りを開けた状態で観察する場合、付加的な位相差の平均
値γを考慮した物体をＯrと表現すれば、次の（15）式
のようになる。このときの前記（12）式に対応する差動
信号Ｓrは、（12）式と同じ定数ｋbによって次の（16）
式で示される。

【００５３】

【数１５】

【数１６】

【００５４】他方、前記（4）式に前記（15）式を代入
すると、次の（17），（18）式が得られる。これらを前
記（16）式に代入すると、次の（19）式が得られる。こ
の（19）式の近似は、対物レンズ１８などによる付加的
な位相差の平均値γが通常１〜２゜程度であることから
すると、精度よく成り立つ。従って、以上の観察手法に
よれば、光学系に残留する位相の回転が良好に消去され
るとともに、開口絞りを開けた状態でも、（4）式で示
される理想的な光学系の干渉像Ｉi2（ｘ,α2＝π）と等
価な像を得ることができる。

【００５５】

【数１７】

【数１８】

【００５６】

【数１９】

【００５７】つまり、（6）式の誤差信号Ｓeを算出する
際に、（4）式の画像信号Ｉi2（ｘ,α2＝π）の代わり
に（16），（19）式の差動信号Ｓｒを用いれば、対物レ
ンズ１８の実際の特性に関わらず、レチクルの平坦部分
で（8）式による係数によって（6）式を完全にゼロにす
ることが、光学系の伝達特性，つまり開口数やコヒーレ
ント照明、あるいはイン・コヒーレント照明などの条件
によらずに実現可能である。

【００５８】

【基本的形態２】次に、図２を参照しながら第２の基本
的形態について説明する。この形態は、上述した第１の
形態を落射照明法で実施するようにしたものである。こ
の落射照明法では、前記コンデンサーレンズ１６と対物
レンズ１８が対物レンズ３４によって共用されており、
ノマルスキープリズム１４，２０もノマルスキープリズ
ム３２一つになる。また、物体からの反射光は、ハーフ
ミラー３０によって照明光学系の光軸ＡＸ0と別の方向
に取り出される。

【００５９】詳述すると、光線ｉ00は、ポラライザ１０
によって、ｘ（Ｘ1）軸に対して方位角θ1の偏波面の直
線偏光となり、１／４波長板１２を透過して位相変調を
受ける。そして、光軸ＡＸ0に沿って進行し、ハーフミ
ラー３０に入射する。ハーフミラー３０によって反射さ
れた光線は、光軸ＡＸに沿って進み、ノマルスキープリ
ズム３２，対物レンズ３４を順に透過する。これらノマ
ルスキープリズム２４，対物レンズ２６の作用によっ
て、（Ｘ3，Ｙ3）座標面である物体面Ｓ上で２δシャー
した照明光ＥＯ，ＯＥが得られる。照明光ＥＯは、Ｙ3
軸に平行な偏波面の直線偏光，照明光ＯＥはＸ3軸に平
行な偏波面の直線偏光である。同様に、照明光ＥＯ，Ｏ
Ｅ間の相対的な位相差αは、ポラライザ１０の方位角θ
1を変化させることによって可変できる（前記（2）式参
照）。

【００６０】物体面Ｓ上の物体によって反射された照明
光は、対物レンズ３４，ノマルスキープリズム３２の作
用により再び１つの光線に合成される。なお、物体が位
相差の無い完全な鏡面である場合に、物体とノマルスキ
ープリズム３２との間で照明光ＥＯ，ＯＥ間に与えられ
る位相差が２πの整数倍となるように、ノマルスキープ
リズム３２の位置が光軸ＡＸを横切る方向に調整され
る。ノマルスキープリズム３２によって再び１つになっ
た光線は、ハーフミラー３０に入射する。そして、これ
を透過した光線がハーフミラー２２に入射する。以後の
作用は、上述した第１の形態と同様である。

【００６１】

【シミュレーションの一例】次に、図３〜図６を参照し
ながら、主要信号に対する理想対物レンズを想定した場
合の一次元のシミュレーション結果を説明する。各種条
件は、以下の通りである。 （1）照明光の波長；４８８ｎｍ， （2）照明条件；コヒーレント照明の落射照明， （3）対物レンズの開口数ＮＡ；０．４， （4）検査対象の物体；レチクル上の５０ｎｍのクロム
膜を想定する。クロム膜中には５μｍ幅のクロムなし部
分があり、ここではガラスが露出している。また、膜の
段差による位相差ψは、２×（５０ｎｍ／４８８ｎｍ）
×３６０゜＝７３．７７゜である。クロム部分の強度反
射率は４８％，ガラス部分の強度反射率は４％とする。

【００６２】このような条件でシミュレーション計算を
行って得た主要な信号を示すと、図３，図４のグラフの
ようになる。いずれも、横軸はレチクル上における一次
元位置を表わし、単位はμmである。図３の縦軸は強度
ないし反射率を表わし、「1」が反射率１００％に相当
する。図４の縦軸は規格化された強度を表わす。図３に
は、画像信号Ｉi2（ｘ,α2＝π），差動出力Ｓ+（ｘ）
のグラフとともに、微分干渉顕微鏡のアナライザをはず
したときに観察される明視野画像ＩMのグラフが同時に
示されている。明視野画像ＩMは、ノマルスキープリズ
ムの影響で多少像がだぶっているが、ほぼレチクル上の
パターンの反射率分布を示している。従って、明視野画
像ＩMが大きく変化している部分がパターンの段差部分
に相当する。

【００６３】図４には、図３に示す画像信号Ｉi2（ｘ,
α2＝π），差動出力Ｓ+（ｘ）に対して一定の演算を行
った結果が示されている。すなわち、位相差７３．７゜
において前記（6）式の誤差信号Ｓeが最小になるように
（前記（8）式を満たすように）定数ｋを定め、その後
に（6）式の右辺の第一項，第二項に係数ｋ1を乗じて規
格化した２つのグラフと、これらの差に当る誤差信号Ｓ
eに係数ｋ1を乗じたグラフの合計３つが描かれている。
この図４から明らかなように、（6）式の右辺の第一項
のグラフと第二項のグラフは完全に重なっている。従っ
て、両者の差である誤差信号Ｓeは完全にゼロとなる。

【００６４】次に、図５には、先に定めた定数ｋの値を
固定するとともに、クロム膜厚を変化させたときに誤差
信号Ｓeがどのように変化するかを計算した結果が示さ
れている。縦軸，横軸は前記図４と同様である。クロム
膜厚は位相差に対応しており、位相差ψ＝60゜（＝73.7
7−13.7゜），90゜（＝73.77＋16.3゜）の場合を計算し
た。同図に示すように、位相差が大きくなると、段差部
分で信号強度は増大する。

【００６５】ここで、例えばスライスレベルｔｈで信号
検出を行ったとすると、ψ＝73.77゜の場合は検出され
ないものの、ψ＝60゜及び90゜の場合は検出される。両
者の間の相違は、73.77−60＝13.77゜である。この値
は、落射照明光に対して往復で２倍の光路差が与えられ
た結果であることを考慮すると、13.77゜／360゜×488
ｎｍ／2＝9.33nm（＝λ／52）という非常に小さな段差
の変動に相当する。このように、本発明によれば、非常
に小さな段差変動でも容易に検出できる。

【００６６】更に、図６には、図５の縦軸を１００倍以
上に拡大したものが表示されている。このグラフからも
明らかなように、位相差ψ＝73.77゜のときの誤差信号
Ｓeは完全にゼロである。従って、信号検出用のスライ
スレベルｔｈの設定によっては、更に微小な段差変動を
も検出可能である。

【００６７】このように、本発明によれば、無欠陥の段
差，すなわち特定の正常な高さ（膜厚）や反射率の段差
の信号を消去することで、欠陥のある段差，すなわち異
常な高さや反射率の段差を良好に検出することができ、
レチクル上の異物はもとより、位相シフタなどの位相シ
フト量の異常も容易に検出できる。また、無欠陥の段差
の像を完全に消去することが可能である。このため、対
物レンズの解像限界（＝λ／ＮＡ（コヒーレント照明）
〜λ／２ＮＡ（イン・コヒーレント照明））程度の物体
の段差に対しても、高さや反射率の異常を良好に検出で
きる。

【００６８】

【実施例１】次に、図７を参照しながら本発明の実施例
について説明する。基本的な構成は、前記図１と同様で
ある。図７において、レーザー光源５０から射出された
光線は、紙面に４５゜の方位の偏波面の直線偏光であ
る。この光線は、ビームエキスパンダー５２によって平
行光となり、反射ミラー５３で反射されてＸＹ走査部５
４に入射する。光線は、ＸＹ走査部５４で空間的に走査
偏向される。走査後の光線は、第１リレーレンズ５６，
第２リレーレンズ５８を経て、コンデンサーレンズ１６
の瞳位置近傍に位置するノマルスキープリズム１４に入
射する。ノマルスキープリズム１４を通過すると、互い
の偏光方向が直交する二つの直線偏光であって、僅かな
相対角度をなす光線に分離され、コンデンサレンズ１６
に入射する。コンデンサレンズ１６によって屈折された
各光線は、回路パターン６２が描画された２値レチクル
６０上でビームスポットを形成する。

【００６９】２値レチクル６０上には、ノマルスキープ
リズム１４の作用により、わずかに位置のずれた２つの
スポットが近接して形成される。これらのスポットは、
ＸＹ走査部５４の作用によってパターン６２上をＸ方向
に１次元走査する。光走査とステージの駆動で物体検査
を行う場合、図１のような装置における光走査手段は、
特に２次元走査を行う必要はなく、１次元の走査でよ
い。しかし、検査結果から任意位置の欠陥部分を観察し
たい場合には、２次元の光走査を行うとともに、ステー
ジ５９を静止させて２次元の画像を表示する方が便利で
ある。

【００７０】２値レチクル６０を透過した光線は、対物
レンズ１８に入射して屈折され、対物レンズ１８の瞳位
置近傍に位置するノマルスキープリズム２０を通過して
ハーフミラー２２に入射する。全振幅の一部分はハーフ
ミラー２２を透過し、偏光ビームスプリッタ２４に達す
る。偏光ビームスプリッタ２４を透過した光線ｉ1は、
ｘ軸に対して４５゜の方位の直線偏光となる。偏光ビー
ムスプリッタ２４で反射された光線ｉ2は、ｘ軸に対し
て１３５゜の方位の直線偏光となる。

【００７１】一方、ハーフミラー２２で反射された光線
は、１／４波長板２６を透過して偏光ビームスプリッタ
２８に達する。偏光ビームスプリッタ２８を透過した光
線ｉ11は、ｘ軸に対して４５゜の方位の直線偏光とな
る。偏光ビームスプリッタ２８で反射された光線は、光
線ｉ22は、ｘ軸に対して１３５゜の方位の直線偏光とな
る。

【００７２】なお、上述した各光学素子の光軸ＡＸを中
心としたｘ軸に対する方位角は、ｙ軸方向を正とする
と、１／４波長板２６の光学軸は０゜，ノマルスキープ
リズム１４，２０の楔の向きは０゜，偏光ビームスプリ
ッタ２４のアナライザ角（θ2）は＋４５゜，偏光ビー
ムスプリッタ２８のアナライザ角（θ4）は＋４５゜と
なっている。なお、これらは、前記図１と同じである。

【００７３】また、上述したように、２値レチクル６０
上における２つのビーム間に位相差を生じるような回路
パターンなどが全くない場合，例えば平行平板のような
ときに、２つのノマルスキープリズム１４，２０の間で
二つの光線に与えられる位相差の初期値が２πの整数倍
になるように、光軸ＡＸを横切る方向にノマルスキープ
リズム１４をアクチュエータ６４によって位置調整す
る。アクチュエータ６４は、コンピュータ６６によって
制御されている。

【００７４】光線ｉ1は、レンズ６８によって屈折し、
ＣＣＤなどで構成された光電変換素子７０によって光電
変換されて映像信号が出力される。この映像信号は、減
衰器（乗算器）７２に入力され、前記（14）式に示した
定数ｋbが乗じられて差動増幅器７４に入力される。こ
の定数ｋbは光学系毎に決まる固定値であり、一度設定
すればすべての検査対象について変更の必要はない。

【００７５】一方、光線ｉ2は、レンズ７６によって屈
折し、光電変換素子７８によって光電変換されて映像信
号が出力される。この映像信号は、差動増幅器７４に入
力され、差動増幅器７４から差動信号が出力される。

【００７６】光線ｉ11は、レンズ８０によって屈折し、
光電変換素子８２によって光電変換されて映像信号が出
力される。光線ｉ22は、レンズ８４によって屈折し、光
電変換素子８６によって光電変換されて映像信号が出力
される。これらの映像信号は、差動増幅器８８に入力さ
れ、差動増幅器８８から差動信号が出力される。

【００７７】上述した差動増幅器７４，８８の出力は、
減算器９０に供給され、この減算器９０で前記（6）式
に基づいて誤差信号Ｓeが演算される。この演算には、
差動増幅器８８の出力値を二乗する演算も含まれる。減
算器９０の出力に対する増幅率は、コンピュータ６６に
より制御可能である。この増幅率を、オペレータが登録
することで、レチクルの欠陥の検出感度を変更すること
ができる。なお、（6）式の係数ｋは、レチクル上の回
路パターンにおける無欠陥の段差部分を利用して、誤差
信号Ｓｅが最小となるように、欠陥検査に先立って決定
する。あるいは、他の手法として、（8）式によって係
数ｋを決定してもよい。

【００７８】従って、コンピュータ６６によりアクチュ
エータ６４を制御してノマルスキープリズム１４を微調
整することによる検査開始前の顕微鏡の初期位相差量の
設定や、（6）式の係数ｋに対するオペレータの必要作
業を、レチクル６０内の無欠陥部分を登録する行為のみ
とするような自動化が、コンピュータ６６のプログラミ
ングによって可能である。

【００７９】減算結果である誤差信号Ｓeは、プラス側
とマイナス側の２つのスライスレベルを有する２値化回
路であるウインドウコンパレータ回路を有する信号処理
回路９２に入力される。信号処理回路９２では、誤差信
号の２値化信号が求められるとともに、２値化信号の
値，誤差信号Ｓe，２つの差動信号の値などが同期装置
９４に出力され、更にはコンピュータ６６に供給され
る。

【００８０】なお、信号処理回路９２のウインドウコン
パレータ回路のプラス側とマイナス側の２つのスライス
レベルは、光学的なノイズ，電気的なノイズによって疑
似欠陥を生じないようなレベルに設定される。また、そ
れらスライスレベルは、インターフェイス９６，コンピ
ュータ６６を介して外部より設定可能となっている。同
期装置９４では、検査実行中のＸＹ走査部５４と、Ｘ−
Ｙステージ５９の同期制御が行なわれる。Ｘ−Ｙ走査部
５４は、アクチュエータ９８を介して駆動される。Ｘ−
Ｙステージ５９は、アクチュエータ９９を介して駆動さ
れる。

【００８１】コンピュータ６６では、欠陥ありを示す二
値化信号と、欠陥の位置を示す同期装置９４からの位置
情報に基づいて欠陥のマップが作成され、これが表示部
１００に表示される。また、二値化回路によって検出さ
れる欠陥の程度は、二値化される以前の誤差信号Ｓeや
二つの差動増幅器の出力値などに略々比例するので、そ
れらをもって欠陥の程度を表示部１００に表示するよう
にしてもよい。すなわち、２値レチクル６０内における
欠陥の位置と、欠陥位置における誤差信号Ｓr又は振幅
差動出力Ｓaの信号量を示すマップが生成され、これが
表示部１００に表示される。

【００８２】次に、本実施例によれば、ＸＹステージ５
９によって、レチクル６０上の任意の領域を検査でき
る。以下、図８を参照してその様子を説明する。オペレ
ータは、例えばレチクル６０上の一部の領域を、検査領
域Ｄとして指定する。他方、図７に示す本実施例の装置
は、例えば視野ＦＶ内を観察可能であるとする。この場
合、ＸＹステージ５９によってレチクル６０を等速で、
例えばＹ方向に移動させながら光線ＥＯ，ＯＥをＸ方向
に往復の光走査が行われる。図示の例では、光線ＥＯ，
ＯＥのシャーの方向が光走査方向に一致しており、いず
れもＸ方向となっている。従って、シャー量２δが存在
するため、走査距離Ｌは、最大でも視野ＦＶの直径より
２δ短くなる。もちろん、シャーの方向は、光走査方向
と必ずしも一致させる必要はない。１度の光走査によっ
て検査される領域は、ＥＯ，ＯＥのいずれの光線によっ
ても走査されるＳＩで示す領域である。これにより、斜
線で示す領域Ｓについて、欠陥の有無が検査される。

【００８３】なお、帯状の領域Ｓの幅ＷをＹ方向に連続
的に拡大又は縮小したり、領域ＳをＸ方向に拡大するた
めに、レチクル６０をＸ方向にステップ移動させるな
ど、各種の走査処理を行ってよい。また、Ｙ方向のレチ
クル６０の送り速度は、顕微鏡の解像限界の１／２以下
とすることがサンプリング定理から望ましい。そうする
ことで、顕微鏡の解像可能なすべての情報を画像情報と
して取り込むことができる。同様に、画像信号を時系列
のデジタルデータにコンバートする際も、解像限界の１
／２以下の細かさで取り込むことが好ましい。

【００８４】また、上述したように、ノマルスキープリ
ズム１４（又は２０）は、コンピュータ６６によるアク
チュエータ６４の制御によって微調整可能となってお
り、これにより、検査開始前のセットアップが自動で可
能である。このセットアップ時には、例えば無欠陥で回
路パターンの無いレチクルが用いられる。また、インタ
ーフェイス９６は、外部のオペレータがコンピュータ６
６に対して検査感度，検査領域，装置の初期設定の実
行，検査の実行などを入力するためにも使用される。

【００８５】以上のように、本実施例によれば、クロム
遮光膜による回路パターンのコンベンショナルなレチク
ルや、光透過性の薄膜による位相シフタのみで回路パタ
ーンが描画されたハーフトーンレチクルのいずれに対し
ても対応が可能であり、位相シフタ部分の位相シフト量
の異常や光透過性の位相物体の異物の付着の有無を、同
時に検査することが可能である。

【００８６】

【実施例２】次に、図９を参照しながら実施例２につい
て説明する。この実施例２は、前記実施例１を落射照明
法によって構成した例であり、前記第２の基本的形態に
対応する。同図において、レーザー光源５０から射出さ
れた光線は、ビームエキスパンダー５２によって平行光
となり、更にＸＹ走査部５４で空間的に走査偏向され
る。走査後の光線は、第１リレーレンズ５６，第２リレ
ーレンズ５８を経て瞳投影レンズ１０２に入射する。瞳
投影レンズ１０２によって屈折された光線は、ハーフミ
ラー３０によって光軸ＡＸに沿った方向に反射され、ノ
マルスキープリズム３２に入射する。ノマルスキープリ
ズム３２を通過すると、互いの偏光方向が直交する二つ
の直線偏光であって、僅かな相対角度をなす光線に分離
され、対物レンズ３４に入射する。対物レンズ３４によ
って屈折された各光線は、２値レチクル６０上でビーム
スポットを形成する。

【００８７】２値レチクル６０上には、ノマルスキープ
リズム３２の作用により、わずかに位置のずれた２つの
スポットが近接して形成される。これらのスポットは、
ＸＹ走査部５４の作用によってパターン６２上を２次元
走査する。

【００８８】２値レチクル６０によって反射された光線
は、対物レンズ３４に入射して屈折され、対物レンズ３
４の瞳位置近傍に位置するノマルスキープリズム３２を
再度通過してハーフミラー３０に入射する。全振幅の一
部分はハーフミラー３０を透過してハーフミラー２２に
入射する。そして、ハーフミラー２２を透過した光線
は、偏光ビームスプリッタ２４に達する。一方、ハーフ
ミラー２２で反射された光線は、１／４波長板２６を介
して偏光ビームスプリッタ２８に達する。以後の作用
は、上述した実施例１と同様であり、減算器９０におい
て誤差信号Ｓeが生成され、２値レチクル６０の検査が
行われる。

【００８９】

【実施例３】次に、図１０を参照しながら実施例３につ
いて説明する。この実施例３は、前記実施例２とほぼ同
様であるが、本実施例ではＸＹ走査部５４の位置が異な
っている。すなわち、２値レチクル６０からの反射光
が、もう一度ＸＹ走査部５４を通過する配置となってお
り、いわゆるコンフォーカル顕微鏡の光学構成となって
いる。

【００９０】このため、光電変換素子７０，７８，８
２，８６に入射する光束は、２値レチクル６０上におけ
るレーザビームの２次元走査にかかわらず常に静止す
る。従って、レンズ６８，７６，８０，８４によって光
を集光するとともに、集光点（２値レチクルと共役な
点）にピンホール１１０，１１２，１１４，１１６を設
けてフレアなどの不必要な光を減少させている。コンフ
ォーカル顕微鏡の解像度は、インコヒーレント照明の結
像タイプの顕微鏡と同等になり、アパーチャなしの場合
と比較して解像限界が１／２になる。また、焦点面以外
の物体の影響を低減できる。

【００９１】

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

【００９２】（2）前記実施例では、ＣＣＤなどの２次
元撮像素子を用いたが、撮像手段であれば、どのような
ものを用いてもよい。また、偏光ビームスプリッタ出力
を光学的に観察するようにしてもよい。その他、必要に
応じてリレー光学系やミラーを用いてよい。

【００９３】（3）前記実施例はレーザ走査型の顕微鏡
の例であるが、ハロゲンランプや水銀ランプを使った結
像型の顕微鏡を用いて装置を構成するようにしてもよ
い。この場合、照明光は、レーザのビームスポットと異
なり、対物レンズを一括照明することになる。従って、
光電変換素子として複数の画素を持つイメージセンサを
用い、これを物体と共役な結像位置に配置する。

【００９４】（4）前記実施例は、本発明を主としてレ
チクルの欠陥検査に適用したものであるが、物体の表面
検査装置全般に本発明は適用可能である。例えば、物体
の段差測定，磁気ヘッド，ウエハなどの欠陥検査，物体
の表面形状を加味した位置測定などにも有効である。

【００９５】

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

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の基本的形態を示す斜視図であ
る。

【図２】この発明の第２の基本的形態を示す斜視図であ
る。

【図３】前記形態による主要信号のシミュレーションの
一例を示すグラフである。

【図４】前記形態による主要信号のシミュレーションの
一例を示すグラフである。

【図５】前記形態による主要信号のシミュレーションの
一例を示すグラフである。

【図６】前記形態による主要信号のシミュレーションの
一例を示すグラフである。

【図７】この発明の実施例１の構成を示す図である。

【図８】実施例１におけるレチクルの検査の様子を示す
図である。

【図９】この発明の実施例２の構成を示す図である。

【図１０】この発明の実施例３の構成を示す図である。

【符号の説明】

１０…ポラライザ １２…１／４波長板 １４，２０，３２…ノマルスキープリズム １６…コンデンサレンズ １８，３４…対物レンズ ２２，３０…ハーフミラー ２４，２８…偏光ビームスプリッタ（アナライザ） ５０…レーザ光源 ５２…ビームエキスパンダ ５４…Ｘ−Ｙ走査部 ５６，５８…リレーレンズ ５９…Ｘ−Ｙステージ ６０…２値レチクル ６２…パターン ６４，９８，９９…アクチュエータ ６６…コンピュータ ６８，７６，８０，８４…レンズ ７０，７８，８２，８６…光電変換素子 ７２…減衰器 ７４，８８…差動増幅器 ９０…減算器 ９２…信号処理回路 ９４…同期装置 ９６…インターフェース １００…表示部 １０２…瞳投影レンズ １１０，１１２，１１４，１１６…ピンホール Ｄ，Ｓ…検査領域 ＦＶ…視野 Ｌ…走査距離 Ｗ…検査範囲

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物体を照明するための光を供給する照明
   手段；これによって供給された光のうち、直交する第１
   及び第２の偏光方向の光の位相差を調整するための位相
   差調整手段；これによって位相差が調整された第１の偏
   光方向の光と第２の偏光方向の光の光軸を相対的にシャ
   ーして観察対象の物体に照射する光分離手段；物体を透
   過又は反射した前記第１の偏光方向の光と第２の偏光方
   向の光を合成する光合成手段；この光合成手段から供給
   された光から、第１の方向，第２の方向，これら第１又
   は第２のいずれかと平行な第３の方向において可干渉な
   偏光成分をそれぞれ取り出して、第１，第２及び第３の
   干渉像を得るためのフィルタ手段；これによって得られ
   た前記第１，第２及び第３の干渉像を利用して検査対象
   を検査する検査手段；を備えたことを特徴とする物体検
   査装置。
2. 【請求項２】 前記検査手段は、前記第１，第２及び第
   ３の干渉像のうち、干渉成分間の位相差が対応する干渉
   像間の差の２乗と、他の１つの干渉像とに対して、検査
   対象の光学特性を考慮した演算を行って検査を行うこと
   を特徴とする請求項１記載の物体検査装置。
3. 【請求項３】 物体を照明するための光を供給する照明
   手段；これによって供給された光のうち、直交する第１
   及び第２の偏光方向の光の位相差を調整するための位相
   差調整手段；これによって位相差が調整された第１の偏
   光方向の光と第２の偏光方向の光の光軸を相対的にシャ
   ーして観察対象の物体に照射する光分離手段；物体を透
   過又は反射した前記第１の偏光方向の光と第２の偏光方
   向の光を合成する光合成手段；この光合成手段から供給
   された光から、第１の方向，第２の方向，直交する第３
   及び第４の方向において可干渉な偏光成分をそれぞれ取
   り出して、第１，第２，第３及び第４の干渉像を得るた
   めのフィルタ手段；これによって得られた前記第１，第
   ２，第３及び第４の干渉像を利用して検査対象を検査す
   る検査手段；を備えたことを特徴とする物体検査装置。
4. 【請求項４】 前記検査手段は、前記第１，第２，第３
   及び第４の干渉像のうち、干渉成分間の位相差が対応す
   る干渉像間の差の２乗と、他の２つの干渉像に対して主
   光線以外の光線の付加的な位相差を考慮した演算を行っ
   て得た差動信号とに対して、検査対象の光学特性を考慮
   した演算を行って検査を行うことを特徴とする請求項３
   記載の物体検査装置。
5. 【請求項５】 前記光合成手段から供給された光を、第
   １及び第２の光に分岐する分岐手段を備え、前記フィル
   タ手段が、分岐された第１の光から第１及び第２の干渉
   像を得るための第１のフィルタ手段と、分岐された第２
   の光から第３及び第４の干渉像を得るための第２のフィ
   ルタ手段を含むことを特徴とする請求項１，２，３又は
   ４記載の物体観察装置。
6. 【請求項６】 前記位相差調整手段が、回転可能なポラ
   ライザ及び１／４波長板を含むことを特徴とする請求項
   １，２，３，４又は５記載の物体観察装置。
7. 【請求項７】 前記位相差調整手段が、電圧によって屈
   折率が制御可能な液晶であることを特徴とする請求項
   １，２，３，４又は５記載の物体観察装置。
8. 【請求項８】 前記位相差調整手段が、光軸を横切る方
   向に前記光分離手段及び前記光合成手段の少なくとも一
   方を移動させる手段であることを特徴とする請求項１，
   ２，３，４又は５記載の物体観察装置。
9. 【請求項９】 前記光分離手段及び光合成手段の少なく
   とも一方が複屈折性プリズムであることを特徴とする請
   求項１，２，３，４，５，６，７又は８記載の物体観察
   装置。
10. 【請求項１０】 前記フィルタ手段は、偏光ビームスプ
    リッタを含むことを特徴とする請求項１，２，３，４，
    ５，６，７８又は９記載の物体観察装置。
11. 【請求項１１】 前記照明手段が、レーザ光源と、これ
    から出力されたレーザビームを走査する走査手段を含む
    ことを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６，７，
    ８，９又は１０記載の物体観察装置。
12. 【請求項１２】 前記走査手段を、物体を透過又は反射
    した光の光路中に配置するとともに、物点と共役な位置
    にピンホールを設けたことを特徴とする請求項１０記載
    の物体観察装置。