特許 6877239 パターン検査装置及びパターン検査方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6877239

(24)【登録日】2021年4月30日

(45)【発行日】2021年5月26日

(54)【発明の名称】パターン検査装置及びパターン検査方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/956 20060101AFI20210517BHJP

   G01N 21/88 20060101ALI20210517BHJP

【ＦＩ】

   G01N21/956 A

   G01N21/88 H

【請求項の数】5

【全頁数】26

(21)【出願番号】特願2017-103778(P2017-103778)

(22)【出願日】2017年5月25日

(65)【公開番号】特開2018-200185(P2018-200185A)

(43)【公開日】2018年12月20日

【審査請求日】2020年4月3日

(73)【特許権者】

【識別番号】504162958

【氏名又は名称】株式会社ニューフレアテクノロジー

(74)【代理人】

【識別番号】100119035

【弁理士】

【氏名又は名称】池上 徹真

(74)【代理人】

【識別番号】100141036

【弁理士】

【氏名又は名称】須藤 章

(74)【代理人】

【識別番号】100088487

【弁理士】

【氏名又は名称】松山 允之

(72)【発明者】

【氏名】吉川 靖人

(72)【発明者】

【氏名】大瀧 寿明

【審査官】 横尾 雅一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−０２２１９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１５６７２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１５６５１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−２０９０７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１５／０３７７７９４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１６−０２４０４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−０５２２２４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２１／８４−２１／９５８

Ｇ０１Ｎ ２１／００−２１／６１

Ｇ０１Ｂ １１／００−１１／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の検査光を被検査基板に照明する照明光学系と、
前記照明光学系の光路上に配置され、前記第１の検査光の一部を通過させ、前記第１の検査光の一部を第１の方向の偏光波に変換する第１の１／２波長板と、
前記照明光学系の光路上であって、前記第１の１／２波長板よりも光路後段に配置され、前記第１の検査光の一部を含む前記第１の検査光を通過させ、前記第１の検査光の一部を第１の方向の偏光波から第２の方向の偏光波に変換すると共に、前記第１の検査光の残部を第３の方向の偏光波に変換する第２の１／２波長板と、
前記照明光学系の光路上であって、前記第２の１／２波長板よりも光路後段に配置され、前記第１の検査光の一部を含む前記第１の検査光を通過させ、前記第１の検査光の一部による前記第２の方向の偏光波の軌道と前記第１の検査光の残部による前記第３の方向の偏光波のうちの前記第２の方向の偏光成分の軌道と前記第３の方向の偏光波のうちの第４の方向の偏光成分の軌道とを分離するロションプリズムと、
前記ロションプリズムよりも光路後段に配置され、前記第１の検査光の一部の光束を絞る第１の開口部と前記第１の検査光の残部の光束を絞る第２の開口部とが形成された絞りと、
前記第２の開口部により絞られた前記第１の検査光の残部のうち前記第２の方向の偏光成分の偏光波に基づく光が前記照明光学系によって照射された前記基板から反射された前記第２の方向の偏光成分の反射像を撮像する第１のセンサと、
前記第２の開口部により絞られた前記第１の検査光の残部のうち前記第４の方向の偏光成分の偏光波に基づく光が前記照明光学系によって照射された前記基板から反射された前記第４の方向の偏光成分の反射像を撮像する第２のセンサと、
前記第１の検査光の一部による前記第２の方向の偏光波に基づく光が前記照明光学系によって照射された前記基板から反射された前記第２の方向の偏光波の反射像を撮像する第３のセンサと、
を備えたことを特徴とするパターン検査装置。

【請求項2】

前記第１の１／２波長板と前記第２の１／２波長板は、逆符号同一角に配置されることを特徴とする請求項１記載のパターン検査装置。

【請求項3】

前記第２の１／２波長板は、回転型を用い、前記第１と第２のセンサに受光する光量を制御することを特徴とする請求項１又は２記載のパターン検査装置。

【請求項4】

前記照明光学系は、反射照明光学系であり、
第２の検査光を前記被検査基板に照明する透過照明光学系と、
前記第１の１／２波長板を光路上と光路外との間で移動させる波長板駆動機構と、
前記ロションプリズムを光路上と光路外との間で移動させるロションプリズム駆動機構と、
をさらに備え、
前記第１の１／２波長板と前記ロションプリズムとが光路外に移動させられた状態で、前記第１のセンサは、前記反射照明光学系により前記第１の検査光の前記残部が照射された前記基板から反射された前記第１の検査光の前記残部の反射像を撮像し、
前記第１の１／２波長板と前記ロションプリズムとが光路外に移動させられた状態で、前記第２のセンサは、前記透過照明光学系により前記第２の検査光が照射された前記基板を透過した前記第２の検査光の透過像を撮像し、
前記第１の１／２波長板と前記ロションプリズムとが光路外に移動させられた状態で、前記第３のセンサは、前記反射照明光学系により前記第１の検査光の前記一部が照射された前記基板から反射された前記第１の検査光の一部の反射像を撮像することを特徴とする請求項１〜３いずれか記載のパターン検査装置。

【請求項5】

第１の検査光を被検査基板に照明する照明光学系の光路上に配置された第１の１／２波長板に前記第１の検査光の一部を通過させ、前記第１の検査光の一部を第１の方向の偏光波に変換する工程と、
前記照明光学系の光路上であって、前記第１の１／２波長板よりも光路後段に配置された第２の１／２波長板に前記第１の検査光の一部を含む前記第１の検査光を通過させ、前記第１の検査光の一部を前記第１の方向の偏光波から第２の方向の偏光波に変換すると共に、前記第１の検査光の残部を第３の方向の偏光波に変換する工程と、
前記照明光学系の光路上であって、前記第２の１／２波長板よりも光路後段に配置されたロションプリズムに前記第１の検査光の一部を含む前記第１の検査光を通過させ、前記第１の検査光の一部による前記第２の方向の偏光波の軌道と前記第１の検査光の残部による前記第３の方向の偏光波のうちの前記第２の方向の偏光成分の軌道と前記第３の方向の偏光波のうちの第４の方向の偏光成分の軌道とに分離する工程と、
前記ロションプリズムよりも光路後段に配置された、第１と第２の開口部が形成された絞りを用いて、前記第１の開口部で前記第１の検査光の一部の光束を絞ると共に、前記第２の開口部で前記第１の検査光の残部の光束を絞る工程と、
前記第２の開口部により絞られた前記第１の検査光の残部のうち前記第２の方向の偏光成分の偏光波に基づく光が前記照明光学系によって照射された前記基板から反射された前記第２の方向の偏光成分の反射像を第１のセンサを用いて撮像する工程と、
前記第２の開口部により絞られた前記第１の検査光の残部のうち前記第４の方向の偏光成分の偏光波に基づく光が前記照明光学系によって照射された前記基板から反射された前記第４の方向の偏光成分の反射像を第２のセンサを用いて撮像する工程と、
前記第１の検査光の一部による前記第２の方向の偏光波に基づく光が前記照明光学系によって照射された前記基板から反射された前記第２の方向の偏光波の反射像を第３のセンサを用いて撮像する工程と、
前記第３のセンサにより撮像された像を用いて、前記基板のフォーカス位置を調整しながら、前記第１と第２のセンサにより撮像された各像を用いて、それぞれ前記基板に形成されるパターンの欠陥を検査し、結果を出力する工程と、
を備えたことを特徴とするパターン検査方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、パターン検査装置及びパターン検査方法に関する。例えば、半導体製造に用いる露光用マスク基板のパターン欠陥を検査する装置及び方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、大規模集積回路（ＬＳＩ）の高集積化及び大容量化に伴い、半導体素子に要求される回路線幅はますます狭くなってきている。これらの半導体素子は、回路パターンが形成された原画パターン（マスク或いはレチクルともいう。以下、マスクと総称する）を用いて、いわゆるステッパと呼ばれる縮小投影露光装置でウェハ上にパターンを露光転写して回路形成することにより製造される。よって、かかる微細な回路パターンをウェハに転写するためのマスクの製造には、微細な回路パターンを描画することができる電子ビームを用いたパターン描画装置を用いる。かかるパターン描画装置を用いてウェハに直接パターン回路を描画することもある。或いは、電子ビーム以外にもレーザビームを用いて描画するレーザビーム描画装置の開発が試みられている。

【0003】

そして、多大な製造コストのかかるＬＳＩの製造にとって、歩留まりの向上は欠かせない。しかし、１ギガビット級のＤＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）に代表されるように、ＬＳＩを構成するパターンは、サブミクロンからナノメータのオーダーになっている。歩留まりを低下させる大きな要因の一つとして、半導体ウェハ上に超微細パターンをフォトリソグラフィ技術で露光、転写する際に使用されるマスクのパターン欠陥があげられる。近年、半導体ウェハ上に形成されるＬＳＩパターン寸法の微細化に伴って、パターン欠陥として検出しなければならない寸法も極めて小さいものとなっている。そのため、ＬＳＩ製造に使用される転写用マスクの欠陥を検査するパターン検査装置の高精度化が必要とされている。

【0004】

検査手法としては、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方法が知られている。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（ダイ−ダイ）検査」や、パターン設計されたＣＡＤデータをマスクにパターンを描画する時に描画装置が入力するための装置入力フォーマットに変換した描画データ（設計パターンデータ）を検査装置に入力して、これをベースに設計画像（参照画像）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とを比較する「ｄｉｅ ｔｏ ｄａｔａｂａｓｅ（ダイ−データベース）検査」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測定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、測定データと参照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。

【0005】

このように、パターン検査の手法として、マスク基板を透過した透過像を検査する透過検査とマスク基板から反射された反射像を検査する反射検査がある。また、これらの両方を同時に検査する透過／反射検査を行う場合もある。また、照明光の焦点をマスク基板に合わせるためオートフォーカス用の評価光をマスク基板に照射することになる。透過／反射検査を行う場合、光源からの光を２つに分岐して、一方を透過検査用に他方を反射検査用にそれぞれ異なる照明光学系を介してマスク基板の異なる位置に同時に照射する。その際、反射検査用の光の一部をオートフォーカス用の評価光に用いることができる。透過／反射検査を行う場合、オートフォーカス用の評価光は、例えば反射検査用の光が通過する照明光学系内を進むため、異なる照明光学系を光路とする透過検査用の光と干渉させないようにできる。

【0006】

ここで、パターン検査の手法として、さらに、２つの反射像を同時に検査する反射／反射検査を行うことが検討されている。例えば、ＥＵＶマスクのように透過像が得られない基板を検査する場合等に特に有効となる。反射／反射検査を行う場合、光源からの光を反射検査用の同じ照明光学系の中で光路を分離する方が、全く異なる光路を生成するために全く異なる照明光学系を新たに配置するよりも検査装置の配置環境にとって効率的であることは言うまでもない。さらに言えば、全く異なる光路を生成するために全く異なる照明光学系を新たに配置するためのスペースは高密度に設計されている検査装置内に残されていない。そのため、光学素子を使って、異なる２種の偏光波を分離することで反射検査用の一方の光と他方の光とを分離することが検討されている（例えば、特許文献１参照）。しかし、検査装置には、その他にオートフォーカス用の評価光が必要となる。オートフォーカス用の評価光の光路を十分離れた位置に分離することができない場合、オートフォーカス用の評価光の照野と、反射／反射検査の２つの反射検査用の光の照野の一方とが重なってしまうといった問題があった。照野同士が重なってしまうとパターン像を正確に測定することが困難となってしまう。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１４−２０９０７５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

そこで、本発明の一態様は、オートフォーカス用の光の照野が、反射／反射検査の２つの反射検査用の光のいずれの照野にも重ならないように光路を生成可能な装置及び方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の一態様のパターン検査装置は、
第１の検査光を被検査基板に照明する照明光学系と、
照明光学系の光路上に配置され、第１の検査光の一部を通過させ、第１の検査光の一部を第１の方向の偏光波に変換する第１の１／２波長板と、
照明光学系の光路上であって、第１の１／２波長板よりも光路後段に配置され、第１の検査光の一部を含む第１の検査光を通過させ、第１の検査光の一部を第１の方向の偏光波から第２の方向の偏光波に変換すると共に、第１の検査光の残部を第３の方向の偏光波に変換する第２の１／２波長板と、
照明光学系の光路上であって、第２の１／２波長板よりも光路後段に配置され、第１の検査光の一部を含む第１の検査光を通過させ、第１の検査光の一部による第２の方向の偏光波の軌道と第１の検査光の残部による第３の方向の偏光波のうちの第２の方向の偏光成分の軌道と第３の方向の偏光波のうちの第４の方向の偏光成分の軌道とを分離するロションプリズムと、
ロションプリズムよりも光路後段に配置され、第１の検査光の一部の光束を絞る第１の開口部と第１の検査光の残部の光束を絞る第２の開口部とが形成された絞りと、
第２の開口部により絞られた第１の検査光の残部のうち第２の方向の偏光成分の偏光波に基づく光が照明光学系によって照射された基板から反射された第２の方向の偏光成分の反射像を撮像する第１のセンサと、
第２の開口部により絞られた第１の検査光の残部のうち第４の方向の偏光成分の偏光波に基づく光が照明光学系によって照射された基板から反射された第４の方向の偏光成分の反射像を撮像する第２のセンサと、
第１の検査光の一部による第２の方向の偏光波に基づく光が照明光学系によって照射された基板から反射された第２の方向の偏光波の反射像を撮像する第３のセンサと、
を備えたことを特徴とする。

【0010】

また、第１の１／２波長板と第２の１／２波長板は、逆符号同一角に配置されると好適である。

【0011】

また、第２の１／２波長板は、回転型を用い、第１と第２のセンサに受光する光量を制御すると好適である。

【0012】

また、照明光学系は、反射照明光学系であり、
第２の検査光を被検査基板に照明する透過照明光学系と、
第１の１／２波長板を光路上と光路外との間で移動させる波長板駆動機構と、
ロションプリズムを光路上と光路外との間で移動させるロションプリズム駆動機構と、
をさらに備え、
第１の１／２波長板とロションプリズムとが光路外に移動させられた状態で、第１のセンサは、反射照明光学系により第１の検査光の残部が照射された基板から反射された第１の検査光の前記残部の反射像を撮像し、
第１の１／２波長板とロションプリズムとが光路外に移動させられた状態で、第２のセンサは、透過照明光学系により第２の検査光が照射された基板を透過した第２の検査光の透過像を撮像し、
第１の１／２波長板とロションプリズムとが光路外に移動させられた状態で、第３のセンサは、反射照明光学系により第１の検査光の一部が照射された基板から反射された第１の検査光の一部の反射像を撮像すると好適である。

【0013】

本発明の一態様のパターン検査方法は、
第１の検査光を被検査基板に照明する照明光学系の光路上に配置された第１の１／２波長板に第１の検査光の一部を通過させ、第１の検査光の一部を第１の方向の偏光波に変換する工程と、
照明光学系の光路上であって、第１の１／２波長板よりも光路後段に配置された第２の１／２波長板に第１の検査光の一部を含む第１の検査光を通過させ、第１の検査光の一部を第１の方向の偏光波から第２の方向の偏光波に変換すると共に、第１の検査光の残部を第３の方向の偏光波に変換する工程と、
照明光学系の光路上であって、第２の１／２波長板よりも光路後段に配置されたロションプリズムに第１の検査光の一部を含む第１の検査光を通過させ、第１の検査光の一部による第２の方向の偏光波の軌道と第１の検査光の残部による第３の方向の偏光波のうちの第２の方向の偏光成分の軌道と第３の方向の偏光波のうちの第４の方向の偏光成分の軌道とに分離する工程と、
ロションプリズムよりも光路後段に配置された、第１と第２の開口部が形成された絞りを用いて、第１の開口部で第１の検査光の一部の光束を絞ると共に、第２の開口部で第１の検査光の残部の光束を絞る工程と、
第２の開口部により絞られた第１の検査光の残部のうち第２の方向の偏光成分の偏光波に基づく光が照明光学系によって照射された基板から反射された第２の方向の偏光成分の反射像を第１のセンサを用いて撮像する工程と、
第２の開口部により絞られた第１の検査光の残部のうち第４の方向の偏光成分の偏光波に基づく光が照明光学系によって照射された基板から反射された第４の方向の偏光成分の反射像を第２のセンサを用いて撮像する工程と、
第１の検査光の一部による第２の方向の偏光波に基づく光が照明光学系によって照射された基板から反射された第２の方向の偏光波の反射像を第３のセンサを用いて撮像する工程と、
第３のセンサにより撮像された像を用いて、基板のフォーカス位置を調整しながら、第１と第２のセンサにより撮像された各像を用いて、それぞれ基板に形成されるパターンの欠陥を検査し、結果を出力する工程と、
を備えたことを特徴とする。

【発明の効果】

【0014】

本発明の一態様によれば、オートフォーカス用の光の照野が、反射／反射検査の２つの反射検査用の光のいずれの照野にも重ならないように光路を生成できる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】実施の形態１におけるパターン検査装置の構成を示す構成図である。

【図2】実施の形態１におけるパターン検査方法の要部工程を示すフローチャート図である。

【図3】実施の形態１における反射／反射検査を行う場合の光の分離の仕方および分離された各光の軌道を説明するための図である。

【図4】実施の形態１におけるスリット基板の一例を示す図である。

【図5】実施の形態１の比較例における反射／反射検査を行う場合の光の分離の仕方および分離された各光の軌道を説明するための図である。

【図6】実施の形態１の比較例における基板面上における各光の照野（照射領域）の一例を示す図である。

【図7】実施の形態１における基板面上における各光の照野（照射領域）の一例を示す図である。

【図8】実施の形態１の他の比較例における基板面上における各光の照野（照射領域）の一例を示す図である。

【図9】実施の形態１の他の比較例における基板面上における各光の照野（照射領域）の一例を示す図である。

【図10】実施の形態１における検査領域を説明するための概念図である。

【図11】実施の形態１における比較回路の内部構成の一部を示す図である。

【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の構成を示す構成図である。図１において、基板１０１に形成されたパターンの欠陥を検査する検査装置１００は、光学画像取得機構１５０、及び制御系回路１６０（制御部）を備えている。

【0017】

光学画像取得機構１５０は、光源１０３、透過検査照明光学系１７０（透過照明光学系）、反射検査照明光学系１７２（反射照明光学系）、移動可能に配置されたＸＹθテーブル１０２、対物レンズ１０４、１／２波長板４０（λ／２波長板）、１／２波長板４２（λ／２波長板）、ロションプリズム４４、スリット板４６、ビームスプリッタ１７５、結像光学系１７６、結像光学系１７８、フォトダイオードアレイ１０５、ミラー２７７、結像光学系２７８、フォトダイオードアレイ２０５、ミラー３７７、結像光学系３７８、センサ３０５、センサ回路１０６，２０６、ストライプパターンメモリ１２３，２２３、駆動機構４３，４５、及びレーザ測長システム１２２を有している。ＸＹθテーブル１０２上には、基板１０１が載置される。基板１０１として、例えば、ウェハ等の半導体基板、及びかかる半導体基板にパターンを転写する露光用のフォトマスクが含まれる。また、基板１０１には、検査対象となる複数の図形パターンによって構成されたパターンが形成されている。基板１０１は、例えば、パターン形成面を下側に向けてＸＹθテーブル１０２に配置される。

【0018】

透過検査照明光学系１７０は、投影レンズ１８０、及び結像レンズ１８２を有している。また、透過検査照明光学系１７０は、その他のレンズ、ミラー、及び／又は光学素子を有していても構わない。図１の例では、反射検査照明光学系１７２は、光源１０３から透過検査照明光と分離された反射検査照明光を照明する少なくとも１つのレンズ、ビームスプリッタ１７５、及び対物レンズ１０４によって構成される。反射検査照明光学系１７２は、その他のレンズ、ミラー、及び／又は光学素子を有していても構わない。また、対物レンズ１０４は、少なくとも１つのレンズによって構成される。

【0019】

制御系回路１６０では、検査装置１００全体を制御する制御計算機１１０が、バス１２０を介して、位置回路１０７、比較回路１０８、参照画像作成回路１１２、オートローダ制御回路１１３、テーブル制御回路１１４、モード切替制御回路１４０、オートフォーカス（ＡＦ）制御回路１４２、磁気ディスク装置１０９、磁気テープ装置１１５、フレシキブルディスク装置（ＦＤ）１１６、ＣＲＴ１１７、パターンモニタ１１８、及びプリンタ１１９に接続されている。また、センサ回路１０６は、ストライプパターンメモリ１２３に接続され、ストライプパターンメモリ１２３は、比較回路１０８に接続されている。同様に、センサ回路２０６は、ストライプパターンメモリ２２３に接続され、ストライプパターンメモリ２２３は、比較回路１０８に接続されている。また、ＸＹθテーブル１０２は、Ｘ軸モータ、Ｙ軸モータ、θ軸モータにより駆動される。

【0020】

駆動機構４３（波長板駆動機構）は、モード切替制御回路１４０による制御のもと、１／２波長板４０を光路上から光路外へ、及び光路外から光路上へと移動させる。駆動機構４５（ロションプリズム駆動機構）は、モード切替制御回路１４０による制御のもと、ロションプリズム４４を光路上から光路外へ、及び光路外から光路上へと移動させる。

【0021】

実施の形態１では、基板１０１から反射された２つの反射像を同時に検査する反射／反射検査を行う反射／反射検査モード（１）と、基板１０１を透過した透過像を検査する透過検査と基板１０１から反射された反射像を検査する反射検査とを同時に行う透過／反射検査を行う透過／反射検査モード（２）とを切り替え可能に構成される。反射／反射検査モード（１）において、検査装置１００では、光源１０３、反射検査照明光学系１７２、ＸＹθテーブル１０２、対物レンズ１０４、１／２波長板４０、１／２波長板４２、ロションプリズム４４、スリット板４６、ビームスプリッタ１７５、結像光学系１７６、結像光学系１７８、フォトダイオードアレイ１０５、ミラー２７７、結像光学系２７８、フォトダイオードアレイ２０５、ミラー３７７、結像光学系３７８、センサ３０５、及びセンサ回路１０６，２０６により高倍率の検査光学系が構成されている。透過／反射検査モード（２）において、検査装置１００では、光源１０３、透過検査照明光学系１７０、ＸＹθテーブル１０２、対物レンズ１０４、１／２波長板４２、スリット板４６、ビームスプリッタ１７５、結像光学系１７６、結像光学系１７８、フォトダイオードアレイ１０５、ミラー２７７、結像光学系２７８、フォトダイオードアレイ２０５、ミラー３７７、結像光学系３７８、センサ３０５、及びセンサ回路１０６，２０６により高倍率の検査光学系が構成されている。例えば、２５０〜５００倍の倍率の検査光学系が構成されている。

【0022】

また、ＸＹθテーブル１０２は、制御計算機１１０の制御の下にテーブル制御回路１１４により駆動される。Ｘ方向、Ｙ方向、θ方向に駆動する３軸（Ｘ−Ｙ−θ）モータの様な駆動系によって移動可能となっている。これらの、Ｘモータ、Ｙモータ、θモータは、例えばリニアモータを用いることができる。ＸＹθテーブル１０２は、ＸＹθ各軸のモータによって水平方向及び回転方向に移動可能である。そして、制御計算機１１０の制御の下にオートフォーカス（ＡＦ）制御回路１４２により、基板１０１のパターン形成面が対物レンズ１７１の焦点位置（光軸方向：Ｚ軸方向）になるようにＸＹθテーブル１０２が動的に調整される。かかる場合、ＸＹθテーブル１０２は、例えば、図示しないピエゾ素子によって光軸方向（Ｚ軸方向）に移動させられることにより、焦点位置が調整される。或いは、制御計算機１１０の制御の下にオートフォーカス（ＡＦ）制御回路１４２により、対物レンズ１７１の焦点位置が動的に基板１０１のパターン形成面に調整されるようにしても好適である。かかる場合、対物レンズ１７１は、例えば、図示しないピエゾ素子によって光軸方向（Ｚ軸方向）に移動させられることにより、焦点位置が調整される。或いは対物レンズ１７１の励磁を調整しても良い。ＸＹθテーブル１０２上に配置された基板１０１の移動位置は、レーザ測長システム１２２により測定され、位置回路１０７に供給される。

【0023】

基板１０１のパターン形成の基となる設計パターンデータ（描画データ）が検査装置１００の外部から入力され、磁気ディスク装置１０９に格納されてもよい。

【0024】

ここで、図１では、実施の形態１を説明する上で必要な構成部分について記載している。検査装置１００にとって、通常、必要なその他の構成が含まれても構わないことは言うまでもない。

【0025】

図２は、実施の形態１におけるパターン検査方法の要部工程を示すフローチャート図である。図２において、実施の形態１におけるパターン検査方法は、モード選択工程（Ｓ１０２）と、搬入工程（Ｓ１０４）と、スキャン／オートフォーカス工程（Ｓ１１２）と、参照画像作成工程（Ｓ１２０）と、比較工程（Ｓ１３０）と、搬出工程（Ｓ２０４）と、スキャン／オートフォーカス工程（Ｓ２１２）と、比較工程（Ｓ２３０）と、の各工程を実施する。

【0026】

モード選択工程（Ｓ１０２）にて、反射／反射検査モード（１）を選択した場合、反射／反射検査モード（１）では、図２の各工程のうち、搬入工程（Ｓ１０４）と、スキャン／オートフォーカス工程（Ｓ１１２）と、参照画像作成工程（Ｓ１２０）と、比較工程（Ｓ１３０）と、の各工程を実施する。

【0027】

モード選択工程（Ｓ１０２）にて、透過／反射検査モード（２）を選択した場合、透過／反射検査モード（２）では、図２の各工程のうち、参照画像作成工程（Ｓ１２０）と、搬出工程（Ｓ２０４）と、スキャン／オートフォーカス工程（Ｓ２１２）と、比較工程（Ｓ２３０）と、の各工程を実施する。

【0028】

よって、まず、モード選択工程（Ｓ１０２）において、ユーザに、反射／反射検査モード（１）と透過／反射検査モード（２）との一方を選択させる。例えば、図示しないキーボード、マウス、タッチパネル等から、かかる検査モード（１）（２）の一方を選択させればよい。そして、かかる選択された検査モードの情報は、制御計算機１１０の制御のもと、モード切替制御回路１４０に出力される。モード切替制御回路１４０は、入力された検査モードの情報に従って、光学素子の配置等を切り替える。まずは、反射／反射検査モード（１）を選択した場合について説明する。

【0029】

搬入工程（Ｓ１０４）として、搬送機構４３は、モード切替制御回路１４０による制御のもと、１／２波長板４０を光路外から光路上へと移動させる。元々光路上の所定の位置に配置されている場合には、かかる動作は省略される。

【0030】

また、搬送機構４５は、モード切替制御回路１４０による制御のもと、ロションプリズム４４を光路外から光路上へと移動させる。元々光路上の所定の位置に配置されている場合には、かかる動作は省略される。

【0031】

スキャン／オートフォーカス工程（Ｓ１１２）として、光学画像取得機構１５０は、オートフォーカス動作を行いながら、基板１０１上に形成されたパターンの光学画像を取得する。具体的には、次のように動作する。

【0032】

図３は、実施の形態１における反射／反射検査を行う場合の光の分離の仕方および分離された各光の軌道を説明するための図である。図３において、光源１０３から放出された紫外光（検査光）は、偏光ビームスプリッタ１７１に入射する。偏光ビームスプリッタ１７１では、入射された紫外光の一部を分岐して、２つに直線偏光光を生成する。そして、偏光ビームスプリッタ１７１では、進行方向がｘ方向であって９０°（ｙｚ面においてｙ軸から９０度）の偏光方向（電界振動方向）の直線偏光光１２（例えばＰ波）（第１の検査光）を通過させる。また、偏光ビームスプリッタ１７１では、進行方向がｚ方向であってｙ方向（ｘｙ面においてｙ軸から０度）の偏光方向（電界振動方向）の直線偏光光１４（例えばＳ波）（第２の検査光）を反射する。進行方向がｘ方向であって９０°（ｙｚ面においてｙ軸から９０度）の偏光方向（電界振動方向）の直線偏光光１２が反射検査用の光となる。また、進行方向がｚ方向であって０°（ｘｙ面においてｙ軸から０度）の偏光方向（電界振動方向）の直線偏光光１４が透過検査用の光となる。なお、反射／反射検査を行う場合、透過検査用の直線偏光光１４は不要となるので、例えば図示しない偏光子を偏光ビームスプリッタ１７１の手前に配置し、検査光を予め偏光ビームスプリッタ１７１を通過可能な偏光方向へと調整しておいても良い。これにより検査光の光量損失を防ぐことができる。

【0033】

偏光ビームスプリッタ１７１を通過した、進行方向がｘ方向であって９０°（ｙｚ面においてｙ軸から９０度）の偏光方向（電界振動方向）の直線偏光光１２は、反射検査照明光学系１７２の一部を構成するレンズ１８１によってスリット板４１に照明され、２つの開口部が形成されたスリット板４１にて反射検査用の直線偏光光１８とオートフォーカス用の直線偏光光１６とに光路が分離される。かかる時点において、反射検査用の直線偏光光１８とオートフォーカス用の直線偏光光１６とは、共に、進行方向がｘ方向であって９０°（ｙｚ面においてｙ軸から９０度）の偏光方向（電界振動方向）を有している。

【0034】

図３において、１／２波長板４０（第１の１／２波長板）は、ｙｚ面においてｙ軸に対して例えば結晶角−２２．５度に設定された状態で、反射検査照明光学系１７２の光路上のうちオートフォーカス用の直線偏光光１６が通過する領域に配置される。１／２波長板４０は、結晶角−２２．５°±３°に設定すると好適である。±３°は許容範囲である。そして、直線偏光光１２の一部であるオートフォーカス用の直線偏光光１６が１／２波長板４０に入射する。直線偏光光１２の残部である反射検査用の直線偏光光１８は１／２波長板４０に入射せずに通過（素通り）する。なお、図３の例では、スリット板４１にて反射検査用の直線偏光光１８とオートフォーカス用の直線偏光光１６とに光路を分離しているが、これに限るものではない。スリット板４１を配置せずに、直線偏光光１２の一部を１／２波長板４０に入射するように構成しても構わない。１／２波長板４０では、オートフォーカス用の直線偏光光１６の偏光方向を−４５°回転させて、進行方向がｘ方向であって４５°（ｙｚ面においてｙ軸から４５度）の偏光方向（電界振動方向）（第１の方向）の直線偏光光（偏光波）に変換して出力する。これにより、反射検査用の直線偏光光１８とオートフォーカス用の直線偏光光１６との偏光方向が互いに４５°ずれた状態にできる。

【0035】

図３において、１／２波長板４２（第２の１／２波長板）は、ｙｚ面においてｙ軸に対して例えば結晶角＋２２．５度に設定された状態で、反射検査照明光学系１７２の光路上であって、１／２波長板４０よりも光路後段に配置される。１／２波長板４２は、結晶角＋２２．５°±３°に設定すると好適である。±３°は許容範囲である。そして、進行方向がｘ方向であって４５°（ｙｚ面においてｙ軸から４５度）の偏光方向（電界振動方向）に変換されたオートフォーカス用の直線偏光光１６を含む直線偏光光１２を１／２波長板４２に入射する。言い換えれば、進行方向がｘ方向であって４５°（ｙｚ面においてｙ軸から４５度）の偏光方向（電界振動方向）に変換されたオートフォーカス用の直線偏光光１６（第１の検査光の一部）と、進行方向がｘ方向であって９０°（ｙｚ面においてｙ軸から９０度）の偏光方向（電界振動方向）を持つ反射検査用の直線偏光光１８（第１の検査光の残部）との両方を１／２波長板４２に入射する。１／２波長板４２では、オートフォーカス用の直線偏光光１６を４５°回転させて、進行方向がｘ方向であって９０°（ｙｚ面においてｙ軸から９０度）の偏光方向（電界振動方向）（第２の方向）の直線偏光光（偏光波）に変換して出力する。また、１／２波長板４２では、反射検査用の直線偏光光１８を４５°回転させて、進行方向がｘ方向であって１３５°（ｙｚ面においてｙ軸から１３５度）の偏光方向（電界振動方向）（第３の方向）の直線偏光光（偏光波）に変換して出力する。

【0036】

図３において、ロションプリズム４４は、反射検査照明光学系１７２の光路上であって、１／２波長板４２よりも光路後段に配置される。そして、オートフォーカス用の直線偏光光１６を含む直線偏光光１２をロションプリズム４４に入射する。言い換えれば、進行方向がｘ方向であって９０°（ｙｚ面においてｙ軸から９０度）の偏光方向（電界振動方向）に変換されたオートフォーカス用の直線偏光光１６（第１の検査光の一部）と、進行方向がｘ方向であって１３５°（ｙｚ面においてｙ軸から１３５度）の偏光方向（電界振動方向）を持つ反射検査用の直線偏光光１８（第１の検査光の残部）との両方をロションプリズム４４に入射する。ロションプリズム４４では、進行方向がｘ方向であって９０°（ｙｚ面においてｙ軸から９０度）の偏光方向をもつオートフォーカス用の直線偏光光１６（第１の検査光の一部）をそのまま通過させる。ここで、ロションプリズム４４では、進行方向がｘ方向であって１３５°（ｙｚ面においてｙ軸から１３５度）の偏光方向（電界振動方向）を持つ反射検査用の直線偏光光１８（第１の検査光の残部）のうち、進行方向がｘ方向であって９０°（ｙｚ面においてｙ軸から９０度）の偏光方向（電界振動方向）（第２の方向）の偏光成分の直線偏光光１７を通過させる。一方、ロションプリズム４４では、進行方向がｘ方向であって１３５°（ｙｚ面においてｙ軸から１３５度）の偏光方向（電界振動方向）を持つ反射検査用の直線偏光光１８（第１の検査光の残部）のうち、進行方向がｘ方向であって１８０°（０°）（ｙｚ面においてｙ軸から１８０度（０度））の偏光方向（電界振動方向）（第４の方向）の偏光成分の直線偏光光１９の軌道を分離して出力する。これらの作用により、ロションプリズム４４では、オートフォーカス用の直線偏光光１６（第１の検査光の一部）による進行方向がｘ方向であって９０°（ｙｚ面においてｙ軸から９０度）の偏光波の軌道と、反射検査用の直線偏光光１８（第１の検査光の残部）による進行方向がｘ方向であって１３５°（ｙｚ面においてｙ軸から１３５度）の偏光波のうちの進行方向がｘ方向であって９０°（ｙｚ面においてｙ軸から９０度）の偏光方向（電界振動方向）（第２の方向）の偏光成分の軌道と、進行方向がｘ方向であって１３５°（ｙｚ面においてｙ軸から１３５度）の偏光波のうちの進行方向がｘ方向であって１８０°（０°）（ｙｚ面においてｙ軸から１８０度（０度））の偏光方向（電界振動方向）（第４の方向）の偏光成分の軌道と、を分離する。１３５°の偏光波は、９０°の偏光波と１８０°（０°）の偏光波とが１：１で合成された光と同等である。よって、ロションプリズム４４に入射直前の直線偏光光１８を１３５°の状態に調整しておくことで、その後のロションプリズム４４によって、同じ光量で別の軌道を通る２つの直線偏光光１７，１９を生成できる。

【0037】

図３において、スリット板４６（絞り）が、反射検査照明光学系１７２の光路上であって、ロションプリズム４４よりも光路後段に配置される。

【0038】

図４は、実施の形態１におけるスリット基板の一例を示す図である。図４において、スリット板４６（絞り）には、オートフォーカス用のパターン形状に光束を絞るスリット３４（第１の開口部）と反射検査用の照野に光束を絞るスリット３２（第２の開口部）とが形成される。スリット３４には、例えば、十字マーク透過孔とバツマーク透過孔とがオートフォーカス用のパターン形状として形成されている。ロションプリズム４４を通過したオートフォーカス用の直線偏光光１６（第１の検査光の一部）は、反射検査照明光学系１７２の一部を構成するレンズ１８３を介してスリット板４６に入射され、オートフォーカス用のスリット３４のパターン形状に光束が絞られる。ロションプリズム４４を通過した反射検査用の直線偏光光１７とロションプリズム４４で分離された反射検査用の直線偏光光１９は、直線偏光光１６と同様にレンズ１８３を介して、スリット板４６に入射され、共に反射検査用のスリット３２によって照野が絞られる。しかし、ロションプリズム４４によって、軌道が分離されているので、同じスリット３２を通過する場合でも、基板１０１面上において反射検査用の照野が互いに重ならない２つの直線偏光光１７，１９を生成できる。

【0039】

なお、オートフォーカス用の直線偏光光１６と反射検査用の直線偏光光１７と反射検査用の直線偏光光１９との軌道を異にする３つの光は、以降、図示しない偏光子によって偏光状態を適宜変換しても構わない。例えば、被検査基板１０１に照明する前に各直線偏光光を図示しない偏光子（例えば１／４波長板）によって円偏光（楕円偏光を含む）に変換するとさらに好適である。かかる変換作用によりラインアンドスペースパターンのような周期性のある繰り返しパターンの方向と照射する光の偏光方向との相対方向を平行或いは直交方向からずらすことができる。

【0040】

オートフォーカス用の直線偏光光１６に基づく光と反射検査用の直線偏光光１７に基づく光と反射検査用の直線偏光光１９に基づく光との軌道を異にする３つの光は、ビームスプリッタ１７５で反射され、対物レンズ１０４に入射する。そして、対物レンズ１０４は、オートフォーカス用の直線偏光光１６に基づく光と反射検査用の直線偏光光１７に基づく光と反射検査用の直線偏光光１９に基づく光とを基板１０１の異なる位置にそれぞれ同時に結像する。以上のようにして、反射検査照明光学系１７２は、オートフォーカス用の直線偏光光１６と反射検査用の直線偏光光１７と反射検査用の直線偏光光１９とに分離された直線偏光光１２（第１の検査光）を被検査基板１０１に照明する。

【0041】

基板１０１面で反射されたオートフォーカス用の直線偏光光１６に基づく光の反射光と、基板１０１面で反射された反射検査用の直線偏光光１７に基づく光の反射光と、反射検査用の直線偏光光１９に基づく光の反射光とは、共に、対物レンズ１０４及びビームスプリッタ１７５を通過し、結像光学系１７６に入射する。これら３つの反射光はそれぞれ軌道が異なるため、結像光学系１７６によって異なる位置に結像される。具体的には、以下のように構成される。

【0042】

反射検査用の直線偏光光１７に基づく光の反射光は、例えば、ミラー２７７とミラー３７７の間の空間に中間像を形成する。そして、反射検査用の直線偏光光１７の反射光（反射像）は、結像光学系１７８によって、フォトダイオードアレイ１０５の入射面（像面）に結像される。そして、フォトダイオードアレイ１０５（第１のセンサ）は、スリット板４６のスリット３２により反射検査用の照野に光束が絞られた直線偏光光１７（第２の方向の偏光成分の偏光波）に基づく光が反射検査照明光学系１７２によって照射された基板１０１から反射された直線偏光光１７（第２の方向の偏光成分の偏光波）に基づく光の反射像を撮像する。

【0043】

また、反射検査用の直線偏光光１９に基づく光の反射光は、ミラー２７７の反射面に結像される。言い換えれば、ミラー２７７は、結像光学系１７６による反射検査用の直線偏光光１９の反射光の結像位置に配置される。そして、反射検査用の直線偏光光１９に基づく光の反射光は、ミラー２７７によって反射され、結像光学系２７８に入射する。そして、反射検査用の直線偏光光１９に基づく光の反射光（反射像）は、結像光学系２７８によって、フォトダイオードアレイ２０５の入射面（像面）に結像される。そして、フォトダイオードアレイ２０５（第２のセンサ）は、スリット板４６のスリット３２により反射検査用の照野に光束が絞られた直線偏光光１９（第４の方向の偏光成分の偏光波）に基づく光が反射検査照明光学系１７２によって照射された基板１０１から反射された直線偏光光１９（第４の方向の偏光成分の偏光波）の反射像を撮像する。

【0044】

また、オートフォーカス用の直線偏光光１６に基づく光の反射光は、ミラー３７７の反射面に結像される。言い換えれば、ミラー３７７は、結像光学系１７６によるオートフォーカス用の直線偏光光１６に基づく光の反射光の結像位置に配置される。オートフォーカス用の直線偏光光１６の反射光は、ミラー３７７によって反射され、結像光学系３７８に入射する。そして、オートフォーカス用の直線偏光光１６の反射光（反射像）は、結像光学系３７８によって、オートフォーカス用のセンサ３０５の入射面（像面）に結像される。そして、センサ３０５（第３のセンサ）は、スリット板４６のスリット３４によりオートフォーカス用のパターン形状に光束が絞られた直線偏光光１６（第２の方向の偏光成分の偏光波）に基づく光が反射検査照明光学系１７２によって照射された基板１０１から反射された直線偏光光１６（第２の方向の偏光成分の偏光波）に基づく光の反射像を撮像する。

【0045】

図５は、実施の形態１の比較例における反射／反射検査を行う場合の光の分離の仕方および分離された各光の軌道を説明するための図である。図５に示す比較例では、図３の構成のうち、１／２波長板４０が配置されない場合を示している。１／２波長板４０が配置されない場合、１／２波長板４２には、共に、進行方向がｘ方向であって９０°（ｙｚ面においてｙ軸から９０度）の偏光方向（電界振動方向）をもつオートフォーカス用の直線偏光光１６（第１の検査光の一部）と、進行方向がｘ方向であって９０°（ｙｚ面においてｙ軸から９０度）の偏光方向（電界振動方向）を持つ反射検査用の直線偏光光１８（第１の検査光の残部）との両方が入射する。１／２波長板４２では、両方の光を共に４５°回転させて、進行方向がｘ方向であって１３５°（ｙｚ面においてｙ軸から１３５度）の偏光方向（電界振動方向）の直線偏光光（偏光波）に変換して出力する。そのため、次のロションプリズム４４において、反射検査用の直線偏光光１８を２つの直線偏光光１７，１９に分離するだけではなく、オートフォーカス用の直線偏光光１６についても２つの直線偏光光１３，１５に分離してしまう。

【0046】

図６は、実施の形態１の比較例における基板面上における各光の照野（照射領域）の一例を示す図である。図６において、ロションプリズム４４を通過した反射検査用の直線偏光光１７は、基板１０１面上の反射検査用の領域Ｒ１が照野８０になる。また、ロションプリズム４４によって軌道が分離された反射検査用の直線偏光光１９は、基板１０１面上の反射検査用の領域Ｒ１の隣の領域Ｒ２が照野８２になる。一方、ロションプリズム４４を通過したオートフォーカス用の直線偏光光１３については、基板１０１面上の反射検査用の領域Ｒ１に対して領域Ｒ２とは反対側の隣の位置にオートフォーカス用のパターン８４が照射される。しかし、ロションプリズム４４に入射する前の段階で、オートフォーカス用の直線偏光光１６の光路と反射検査用の直線偏光光１８の光路との間が十分に離れた位置関係になっていない場合、図６に示すように、ロションプリズム４４によって軌道が分離されたオートフォーカス用の直線偏光光１５については、分離によってずれた軌道が反射検査用の直線偏光光１７の軌道と重なり、基板１０１面上の反射検査用の領域Ｒ１にオートフォーカス用のパターン８６が照射されてしまう。これでは、直線偏光光１７の反射像内にパターン８６が含まれてしまい、基板１０１に形成されたパターンの検査が困難になってしまう。これに対して、実施の形態１では、以下のように問題の解消ができる。

【0047】

図７は、実施の形態１における基板面上における各光の照野（照射領域）の一例を示す図である。図７において、ロションプリズム４４を通過した反射検査用の直線偏光光１７は、基板１０１面上の反射検査用の領域Ｒ１が照野８０になる。また、ロションプリズム４４によって軌道が分離された反射検査用の直線偏光光１９は、基板１０１面上の反射検査用の領域Ｒ１の隣の領域Ｒ２が照野８２になる。ここで、実施の形態１では、１／２波長板４０によって、オートフォーカス用の直線偏光光の偏光方向を、１／２波長板４２により回転させられてしまう偏光角度分、予め逆方向に回転させておく。すなわち、１／２波長板４０と１／２波長板４２を逆符号同一角に配置しておく。これにより、ロションプリズム４４に入射する時点でのオートフォーカス用の直線偏光光の偏光方向をロションプリズム４４によって分離されない偏光方向に調整しておくことができる。その結果、オートフォーカス用の直線偏光光１６は、ロションプリズム４４によって分離されずに１つの軌道を維持できる。そして、オートフォーカス用の直線偏光光１６は、基板１０１面上の反射検査用の領域Ｒ１に対して領域Ｒ２とは反対側の隣の位置にオートフォーカス用のパターン８４が照射される。さらに、オートフォーカス用の直線偏光光１６の光路と反射検査用の直線偏光光１８の光路との間が十分に離れた位置関係になっていない場合であっても、ロションプリズム４４によって軌道が分離されないので、図７に示すように、基板１０１面上の反射検査用の領域Ｒ１にオートフォーカス用のパターン８６が照射されてしまうことが無い。よって、直線偏光光１７の反射像内にパターン８６が含まれてしまうことを防止でき、基板１０１に形成されたパターンの検査を高精度に行うことができる。

【0048】

図８は、実施の形態１の他の比較例における基板面上における各光の照野（照射領域）の一例を示す図である。図８では、１／２波長板４０（及び４２）およびロションプリズム４４を用いずに、代わりに多重反射板によって、反射検査用の直線偏光光の軌道とオートフォーカス用の直線偏光光の軌道とを分離した場合を示している。多重反射板を用いることで、オートフォーカス用の直線偏光光１６の光路と反射検査用の直線偏光光１８の光路との間が十分に離れた位置関係にできる。その結果、反射検査用の直線偏光光１８は、基板１０１面上の反射検査用の領域Ｒ１’が照野８１になると共に、オートフォーカス用の直線偏光光１６は、基板１０１面上の反射検査用の領域Ｒ１’から十分離れた位置にオートフォーカス用のパターン８５が照射される。

【0049】

図９は、実施の形態１の他の比較例における基板面上における各光の照野（照射領域）の一例を示す図である。図９では、図８において使用した多重反射板の光路後段にロションプリズム４４を配置した場合を示している。図９において、ロションプリズム４４を通過した反射検査用の直線偏光光１７は、基板１０１面上の反射検査用の領域Ｒ１’が照野８１になる点で図８と同様である。また、ロションプリズム４４によって軌道が分離された反射検査用の直線偏光光１９は、基板１０１面上の反射検査用の領域Ｒ１’の隣の領域Ｒ２’が照野８３になる。一方、ロションプリズム４４を通過したオートフォーカス用の直線偏光光１３については、基板１０１面上の反射検査用の領域Ｒ１’に対して領域Ｒ２’とは反対側の隣の位置にオートフォーカス用のパターン８５が照射される点で図８と同様である。そして、ロションプリズム４４によって軌道が分離されたオートフォーカス用の直線偏光光１５については、基板１０１面上のオートフォーカス用のパターン８５が照射される位置と基板１０１面上の反射検査用の領域Ｒ１’との間の位置にオートフォーカス用のパターン８７が照射される。図９では、多重反射板を用いることで、オートフォーカス用の直線偏光光１６の光路と反射検査用の直線偏光光１８の光路とを十分に離しているので、その後にロションプリズム４４で軌道をそれぞれ分離しても軌道同士が重なることを防ぐことができる。

【0050】

しかしながら、実施の形態１では、かかる多重反射板を用いずに、１／２波長板４０によって軌道の重なりを回避する。これにより、多重反射板による多重反射で生じる光量の損失を回避して、反射検査に用いる光の光量を大きくすることができる。また、多重反射板を用いることで、オートフォーカス用の直線偏光光１６の光路と反射検査用の直線偏光光１８の光路とを十分に離すだけの光路スペースが必要となるが、実施の形態１では、かかる多重反射板を用いずに、１／２波長板４０によって軌道の重なりを回避するので、かかる光路スペースを不要にできる。

【0051】

なお、フォトダイオードアレイ１０５，２０５として、例えば、ＴＤＩ（タイム・ディレイ・インテグレーション）センサ等を用いると好適である。フォトダイオードアレイ１０５，２０５（イメージセンサ）は、基板１０１が載置されたＸＹθテーブル１０２が移動している状態で、基板１０１に形成されたパターンの対応するそれぞれの領域の反射像（光学画像）を撮像する。

【0052】

図１０は、実施の形態１における検査領域を説明するための概念図である。基板１０１の検査領域１０（検査領域全体）は、図１０に示すように、例えばｙ方向に向かって、スキャン幅Ｗの短冊状の複数の検査ストライプ２０に仮想的に分割される。そして、検査装置１００では、検査ストライプ２０毎に画像（ストライプ領域画像）を取得していく。検査ストライプ２０の各々に対して、レーザ光を用いて、当該ストライプ領域の長手方向（ｘ方向）に向かって当該ストライプ領域内に配置される図形パターンの画像を撮像する。ＸＹθテーブル１０２の移動によって、基板１０１がｘ方向に移動させられ、その結果、フォトダイオードアレイ１０５，２０５が相対的に−ｘ方向に連続移動しながら光学画像が取得される。フォトダイオードアレイ１０５，２０５では、図１０に示されるようなスキャン幅Ｗの光学画像を連続的に撮像する。言い換えれば、センサの一例となるフォトダイオードアレイ１０５，２０５は、ＸＹθテーブル１０２と相対移動しながら、検査光を用いて基板１０１に形成されたパターンの光学画像を撮像する。実施の形態１では、１つの検査ストライプ２０における光学画像を撮像した後、ｙ方向に次の検査ストライプ２０の位置まで移動して今度は逆方向に移動しながら同様にスキャン幅Ｗの光学画像を連続的に撮像する。すなわち、往路と復路で逆方向に向かうフォワード（ＦＷＤ）−バックフォワード（ＢＷＤ）の方向で撮像を繰り返す。

【0053】

ここで、撮像の方向は、フォワード（ＦＷＤ）−バックフォワード（ＢＷＤ）の繰り返しに限るものではない。一方の方向から撮像してもよい。例えば、ＦＷＤ−ＦＷＤの繰り返しでもよい。或いは、ＢＷＤ−ＢＷＤの繰り返しでもよい。

【0054】

フォトダイオードアレイ１０５上に結像された直線偏光光１７に基づく光の反射像となるパターンの像は、フォトダイオードアレイ１０５の各受光素子によって光電変換され、更にセンサ回路１０６によってＡ／Ｄ（アナログ・デジタル）変換される。そして、ストライプパターンメモリ１２３に、測定対象の検査ストライプ２０の画素データが格納される。かかる画素データ（ストライプ領域画像）を撮像する際、フォトダイオードアレイ１０５のダイナミックレンジは、例えば、照明光の光量が６０％入射する場合を最大階調とするダイナミックレンジを用いると好適である。

【0055】

一方、フォトダイオードアレイ２０５上に結像された直線偏光光１９に基づく光の反射像となるパターンの像は、フォトダイオードアレイ２０５の各受光素子によって光電変換され、更にセンサ回路２０６によってＡ／Ｄ（アナログ・デジタル）変換される。そして、ストライプパターンメモリ２２３に、測定対象の検査ストライプ２０の画素データが格納される。かかる画素データ（ストライプ領域画像）を撮像する際、フォトダイオードアレイ２０５のダイナミックレンジは、例えば、照明光の光量が６０％入射する場合を最大階調とするダイナミックレンジを用いると好適である。

【0056】

また、かかるスキャン動作を行っている間、同時に撮像されるセンサ３０５上に結像された直線偏光光１６に基づく光の反射像となるオートフォーカス用のパターン８４の像は、ＡＦ制御回路１４２に出力される。そして、ＡＦ制御回路１４２の制御のもと、パターン８４がより鮮明になる位置にフォーカス位置が自動的に制御される。

【0057】

また、検査ストライプ２０の光学画像を取得する際、レーザ測長システム１２２は、ＸＹθテーブル１０２の位置を測長する。測長された位置情報は、位置回路１０７に出力される。位置回路１０７（演算部）は、測長された位置情報を用いて、基板１０１の位置を演算する。

【0058】

その後、各反射光によるストライプ領域画像は、位置回路１０７から出力されたＸＹθテーブル１０２上における基板１０１の位置を示すデータと共に比較回路１０８に送られる。直線偏光光１７に基づく光の反射光の測定データ（画素データ）は例えば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（光量）を表現している。比較回路１０８内に出力された直線偏光光１７に基づく光の反射光のストライプ画像（１）は、後述する記憶装置に格納される。

【0059】

同様に、直線偏光光１９に基づく光の反射光のストライプ領域画像は、位置回路１０７から出力されたＸＹθテーブル１０２上における基板１０１の位置を示すデータと共に比較回路１０８に送られる。直線偏光光１９に基づく光の反射光の測定データ（画素データ）は例えば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（光量）を表現している。比較回路１０８内に出力された直線偏光光１９に基づく光の反射光のストライプ画像（２）は、後述する記憶装置に格納される。

【0060】

参照画像作成工程（Ｓ１２０）として、基板１０１にパターンを形成する基になった設計データから作成した参照画像と光学画像とを比較する「ｄｉｅ ｔｏ ｄａｔａｂａｓｅ（ダイ−データベース）検査」を行う場合、参照画像作成回路１１２は、基板１０１にパターンを形成する基になった設計データ（描画データ）に定義されたパターンデータに基づいて、フレーム領域３０毎に、参照画像を作成する。具体的には、以下のように動作する。まず、記憶装置１０９から制御計算機１１０を通して設計データに定義されたパターンデータを読み出し、読み出された設計パターンデータに定義された各図形パターンを２値ないしは多値のイメージデータに変換する。

【0061】

ここで、設計パターンデータに定義される図形は、例えば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。

【0062】

かかる図形データとなる設計パターンデータが参照画像作成回路１１２に入力されると図形ごとのデータにまで展開し、その図形データの図形形状を示す図形コード、図形寸法などを解釈する。そして、所定の量子化寸法のグリッドを単位とするマス目内に配置されるパターンとして２値ないしは多値の設計パターン画像データに展開し、出力する。言い換えれば、設計データを読み込み、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毎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１／２^８（＝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、８ビットの占有率データとして参照回路１１２に出力する。かかるマス目（検査画素）は、測定データの画素に合わせればよい。

【0063】

次に、参照画像作成回路１１２は、図形のイメージデータである設計パターンの設計画像データに適切なフィルタ処理を施す。測定画像としての光学画像データは、光学系によってフィルタが作用した状態、言い換えれば連続変化するアナログ状態にあるため、画像強度（濃淡値）がデジタル値の設計側のイメージデータである設計画像データにもフィルタ処理を施すことにより、測定データに合わせることができる。作成された参照画像の画像データは比較回路１０８に出力され、図示しないメモリに格納される。

【0064】

なお、反射／反射検査では、反射像による２つの光学画像（反射画像１，２）が取得されるため、参照画像についても、反射画像１，２に対応する領域について参照画像（１）（２）が作成される。

【0065】

比較工程（Ｓ１３０）として、比較回路１０８は、各反射画像１，２を用いて、それぞれ基板１０１に形成されるパターンの欠陥を検査し、結果を出力する。具体的には以下のように動作する。

【0066】

図１１は、実施の形態１における比較回路の内部構成の一部を示す図である。図１１において、比較回路１０８内には、磁気ディスク装置等の記憶装置５０，５１，５２，５３，５８，６０、フレーム分割回路５４，５６、位置合わせ回路７０，７１、及び比較処理回路７２，７３が配置される。

【0067】

比較回路１０８内に出力された直線偏光光１７に基づく光の反射光のストライプ画像（１）は、記憶装置５０に格納される。比較回路１０８内に出力された直線偏光光１９に基づく光の反射光のストライプ画像（２）は、記憶装置５２に格納される。また、

【0068】

フレーム分割回路５４は、直線偏光光１７に基づく光の反射光のストライプ画像（１）を読み出し、ストライプ画像（１）をｘ方向に所定のサイズ（例えば、スキャン幅Ｗと同じ幅）で分割する。例えば、５１２×５１２画素のフレーム画像に分割する。これにより、検査ストライプ２０が、例えば、スキャン幅Ｗと同じ幅で分割された複数のフレーム領域３０（図１０）について、各フレーム領域３０の透過光のフレーム画像を取得できる。直線偏光光１７に基づく光の反射光のフレーム画像（１）は記憶装置５８に格納される。

【0069】

フレーム分割回路５６は、直線偏光光１９に基づく光の反射光のストライプ画像（２）を読み出し、ストライプ画像（２）をｘ方向に所定のサイズ（例えば、スキャン幅Ｗと同じ幅）で分割する。例えば、５１２×５１２画素のフレーム画像に分割する。これにより、検査ストライプ２０が、例えば、スキャン幅Ｗと同じ幅で分割された複数のフレーム領域３０（図１０）について、各フレーム領域３０の透過光のフレーム画像を取得できる。直線偏光光１７に基づく光の反射光のフレーム画像（２）は記憶装置６０に格納される。

【0070】

一方、比較回路１０８内に出力されたフレーム画像（１）（反射画像１）に対応する参照画像（１）は、記憶装置５１に格納される。比較回路１０８内に出力されたフレーム画像（２）（反射画像２）に対応する参照画像（２）は、記憶装置５３に格納される。

【0071】

位置合わせ回路７０は、フレーム画像（１）と参照画像（１）とを読み出し、所定のアルゴリズムで位置合わせを行う。例えば、最小２乗法を用いて位置合わせを行う。

【0072】

位置合わせ回路７１は、フレーム画像（２）と参照画像（２）とを読み出し、所定のアルゴリズムで位置合わせを行う。例えば、最小２乗法を用いて位置合わせを行う。

【0073】

比較処理回路７２は、位置合わせされたフレーム画像（１）と参照画像（１）とを、画素毎に比較する。所定の判定閾値を用いて所定の判定条件に従って画素毎に比較し、例えば形状欠陥といった欠陥の有無を判定する。例えば、画素毎の階調値差が判定閾値Ｔｈよりも大きければ欠陥と判定する。そして、比較結果が出力される。比較結果は、記憶装置１０９、モニタ１１７、メモリ１１８、或いはプリンタ１１９より出力されればよい。

【0074】

比較処理回路７３は、位置合わせされたフレーム画像（２）と参照画像（２）とを、画素毎に比較する。所定の判定閾値を用いて所定の判定条件に従って画素毎に比較し、例えば形状欠陥といった欠陥の有無を判定する。例えば、画素毎の階調値差が判定閾値Ｔｈよりも大きければ欠陥と判定する。そして、比較結果が出力される。比較結果は、記憶装置１０９、モニタ１１７、メモリ１１８、或いはプリンタ１１９より出力されればよい。

【0075】

反射／反射検査モード（１）では、同じストライプ領域２０の反射画像を２枚ずつ撮像しているので、両者で共に欠陥と判定された個所は本当に欠陥である可能性が高い。逆に一方で欠陥と判定されながら他方で欠陥と判定されない個所については、疑似欠陥である可能性が高い。このように反射画像を２枚ずつ撮像することで、疑似欠陥を排除できる。よって、パターン検査を高精度に実施することができる。

【0076】

上述した例では、ダイ−データベース検査について説明したが、これに限るものではない。撮像した光学画像同士を比較する「ｄｉｅ ｔｏ ｄｉｅ（ダイ−ダイ）検査」を行ってもよい。かかる場合には、同じストライプ領域２０の同じパターンが形成された異なる個所の２枚のフレーム画像のうち、一方を参照画像として使用して、同様の検査を行えばよい。或いは、反射／反射検査モード（１）では、同じストライプ領域２０の反射画像を２枚ずつ撮像しているので、フレーム画像（１）（２）の一方を参照画像として使用して、他方のパターン検査を行ってもよい。

【0077】

ここで、上述した例では、反射／反射検査におけるフォトダイオードアレイ１０５，２０５で受光する検査光の光量比を１：１（同じ光量）に制御する場合について説明した。そのために、ロションプリズム４４に入射前の９０°の直線偏光光１８の偏光方向を１３５°にすべく、＋４５°回転させるために１／２波長板４２を結晶角＋２２．５°に配置した。しかし、これに限るものではない。敢えて、フォトダイオードアレイ１０５，２０５で受光する検査光の光量比を１：ｎ（異なる光量）に制御しても良い。かかる場合には、１／２波長板４２として回転型の１／２波長板を用いて、所望する光量比になる偏光方向に変換すればよい。いずれにしても、ロションプリズム４４でオートフォーカス用の直線偏光光１６を分離させないように、１／２波長板４０は、回転型の１／２波長板を用いて、１／２波長板４２と逆方向同一角に設定すればよい。かかる設定により、１／２波長板４２で回転させる角度を相殺するように予め逆方向に直線偏光光１６の偏光方向を回転させておくことができる。

【0078】

次に、透過／反射検査モード（２）を選択した場合について説明する。

【0079】

搬出工程（Ｓ２０４）として、搬送機構４３は、モード切替制御回路１４０による制御のもと、１／２波長板４０を光路上から光路外へと移動させる。元々光路外に配置されている場合には、かかる動作は省略される。

【0080】

また、搬送機構４５は、モード切替制御回路１４０による制御のもと、ロションプリズム４４を光路上から光路外へと移動させる。元々光路外に配置されている場合には、かかる動作は省略される。

【0081】

スキャン／オートフォーカス工程（Ｓ２１２）として、光学画像取得機構１５０は、オートフォーカス動作を行いながら、基板１０１上に形成されたパターンの光学画像を取得する。具体的には、次のように動作する。

【0082】

図３において、光源１０３から放出された紫外光（検査光）は、偏光ビームスプリッタ１７１によって分岐され、進行方向がｘ方向であって９０°（ｙｚ面においてｙ軸から９０度）の偏光方向（電界振動方向）の直線偏光光１２（例えばＰ波）（第１の検査光）が通過し、進行方向がｚ方向であってｙ方向（ｘｚ面においてｙ軸から０度）の偏光方向（電界振動方向）の直線偏光光１４（例えばＳ波）（第２の検査光）が反射される。進行方向がｚ方向であってｙ方向（ｘｚ面においてｙ軸から０度）の偏光方向（電界振動方向）の直線偏光光１４が透過検査用の光となる。直線偏光光１４は、ミラー及び／若しくはレンズ等により構成される透過検査照明光学系１７０によって、上方から被検査基板１０１の裏面に照明される。なお、反射検査の場合と同様、基板１０１に照射される前に、直線偏光光１４は、図示しない偏光子によって偏光状態を適宜変換しても構わない。例えば、被検査基板１０１に照明する前に各直線偏光光を図示しない偏光子（例えば１／４波長板）によって円偏光（楕円偏光を含む）に変換するとさらに好適である。かかる変換作用によりラインアンドスペースパターンのような周期性のある繰り返しパターンの方向と照射する光の偏光方向との相対方向を平行或いは直交方向からずらすことができる。なお、透過検査用の直線偏光光１４に基づく検査光（第２の検査光）は、反射／反射検査における直線偏光光１９に基づく光の照射領域Ｒ２と同様の領域に照射されるように調整される。これにより、反射／反射検査における基板１０１からフォトダイオードアレイ２０５までの光学素子の位置を変更する必要なく、基板１０１からフォトダイオードアレイ２０５までの直線偏光光１９に基づく光の反射光の光路を流用できる。

【0083】

一方、偏光ビームスプリッタ１７１を通過した、進行方向がｘ方向であって９０°（ｙｚ面においてｙ軸から９０度）の偏光方向（電界振動方向）の直線偏光光１２は、反射検査照明光学系１７２の一部を構成するレンズ１８１によってスリット板４１に照明され、２つの開口部が形成されたスリット板４１にて反射検査用の直線偏光光１８とオートフォーカス用の直線偏光光１６とに光路が分離される。かかる時点において、反射検査用の直線偏光光１８とオートフォーカス用の直線偏光光１６とは、共に、進行方向がｘ方向であって９０°（ｙｚ面においてｙ軸から９０度）の偏光方向（電界振動方向）を有している。

【0084】

そして、１／２波長板４０が無いので、進行方向がｘ方向であって９０°（ｙｚ面においてｙ軸から９０度）の偏光方向（電界振動方向）のままのオートフォーカス用の直線偏光光１６を含む直線偏光光１２を１／２波長板４２に入射する。言い換えれば、進行方向がｘ方向であって９０°（ｙｚ面においてｙ軸から９０度）の偏光方向（電界振動方向）のオートフォーカス用の直線偏光光１６（第１の検査光の一部）と、進行方向がｘ方向であって９０°（ｙｚ面においてｙ軸から９０度）の偏光方向（電界振動方向）を持つ反射検査用の直線偏光光１８（第１の検査光の残部）との両方を１／２波長板４２に入射する。１／２波長板４２では、入射光の偏光方向を４５°回転させて、進行方向がｘ方向であって１３５°（ｙｚ面においてｙ軸から１３５度）の偏光方向（電界振動方向）（第３の方向）の直線偏光光（偏光波）に変換して出力する。

【0085】

なお、透過／反射検査モード（２）では、ロションプリズム４４が無いので、１３５°（ｙｚ面においてｙ軸から１３５度）に偏光方向を変換させなくても構わない。かかる場合には１／２波長板４２についても光路外に移動させておいても良い。また、スリット板４１についても省略しても良い。

【0086】

そして、直線偏光光１２は、反射検査照明光学系１７２の一部を構成するレンズ１８３を介してスリット板４６に入射され、オートフォーカス用のスリット３４のパターン形状に光束が絞られた直線偏光光１６と、反射検査用のスリット３２によって照野が絞られた直線偏光光１７と、に光路（軌道）が分離される。

【0087】

なお、オートフォーカス用の直線偏光光１６と反射検査用の直線偏光光１７との軌道を異にする２つの光は、以降、図示しない偏光子によって偏光状態を適宜変換しても構わない。例えば、被検査基板１０１に照明する前に各直線偏光光を図示しない偏光子（例えば１／４波長板）によって円偏光（楕円偏光を含む）に変換するとさらに好適である。かかる変換作用によりラインアンドスペースパターンのような周期性のある繰り返しパターンの方向と照射する光の偏光方向との相対方向を平行或いは直交方向からずらすことができる。

【0088】

オートフォーカス用の直線偏光光１６に基づく光と反射検査用の直線偏光光１７に基づく光との軌道を異にする２つの光は、ビームスプリッタ１７５で反射され、対物レンズ１０４に入射する。そして、対物レンズ１０４は、オートフォーカス用の直線偏光光１６に基づく光と反射検査用の直線偏光光１７に基づく光とを基板１０１の異なる位置にそれぞれ同時に結像する。以上のようにして、反射検査照明光学系１７２は、オートフォーカス用の直線偏光光１６と反射検査用の直線偏光光１７とに分離された直線偏光光１２（第１の検査光）を被検査基板１０１に照明する。

【0089】

基板１０１面で反射されたオートフォーカス用の直線偏光光１６に基づく光の反射光と、基板１０１面で反射された反射検査用の直線偏光光１７に基づく光の反射光と、基板１０１面を透過した透過検査用の直線偏光光１４に基づく光の透過光とは、共に、対物レンズ１０４及びビームスプリッタ１７５を通過し、結像光学系１７６に入射する。これら３つの光はそれぞれ軌道が異なるため、結像光学系１７６によって異なる位置に結像される。具体的には、以下のように構成される。

【0090】

反射検査用の直線偏光光１７に基づく光の反射光は、例えば、ミラー２７７とミラー３７７の間の空間に中間像を形成する。そして、反射検査用の直線偏光光１７の反射光（反射像）は、結像光学系１７８によって、フォトダイオードアレイ１０５の入射面（像面）に結像される。そして、フォトダイオードアレイ１０５（第１のセンサ）は、１／２波長板４０とロションプリズム４４とが光路外に移動させられた状態で、スリット板４６のスリット３２により反射検査用の照野に光束が絞られた直線偏光光１７（第２の方向の偏光成分の偏光波）に基づく光が反射検査照明光学系１７２によって照射された基板１０１から反射された直線偏光光１７（第２の方向の偏光成分の偏光波）に基づく光の反射像を撮像する。

【0091】

また、透過検査用の直線偏光光１４に基づく光の透過光は、ミラー２７７の反射面に結像される。そして、透過検査用の直線偏光光１４に基づく光の透過光は、ミラー２７７によって反射され、結像光学系２７８に入射する。そして、透過検査用の直線偏光光１４に基づく光の透過光（透過像）は、結像光学系２７８によって、フォトダイオードアレイ２０５の入射面（像面）に結像される。そして、フォトダイオードアレイ２０５（第２のセンサ）は、１／２波長板４０とロションプリズム４４とが光路外に移動させられた状態で、直線偏光光１４に基づく光が透過検査照明光学系１７０によって照射された基板１０１を透過した直線偏光光１４の透過像を撮像する。なお、直線偏光光１４に基づく光が基板１０１に照射される前に図示しないスリット基板（絞り）で透過照野が絞られることは言うまでもない。

【0092】

また、オートフォーカス用の直線偏光光１６に基づく光の反射光は、ミラー３７７の反射面に結像される。言い換えれば、ミラー３７７は、結像光学系１７６によるオートフォーカス用の直線偏光光１６に基づく光の反射光の結像位置に配置される。オートフォーカス用の直線偏光光１６の反射光は、ミラー３７７によって反射され、結像光学系３７８に入射する。そして、オートフォーカス用の直線偏光光１６の反射光（反射像）は、結像光学系３７８によって、オートフォーカス用のセンサ３０５の入射面（像面）に結像される。そして、センサ３０５（第３のセンサ）は、スリット板４６のスリット３４によりオートフォーカス用のパターン形状に光束が絞られた直線偏光光１６（第２の方向の偏光成分の偏光波）に基づく光が反射検査照明光学系１７２によって照射された基板１０１から反射された直線偏光光１６（第２の方向の偏光成分の偏光波）に基づく光の反射像を撮像する。

【0093】

参照画像作成工程（Ｓ１２０）の内容は反射／反射検査モード（１）の場合と同様である。なお、透過／反射検査では、透過像と反射像との２つの光学画像（反射画像，透過画像）が取得されるため、参照画像についても、反射画像、透過画像に対応する領域について参照画像（１）（２）が作成される。

【0094】

比較工程（Ｓ２３０）として、比較回路１０８は、反射画像及び透過画像を用いて、それぞれ基板１０１に形成されるパターンの欠陥を検査し、結果を出力する。具体的には以下のように動作する。

【0095】

比較回路１０８内に出力された直線偏光光１７に基づく光の反射光のストライプ画像（１）は、記憶装置５０に格納される。比較回路１０８内に出力された直線偏光光１９に基づく光の反射光のストライプ画像（２）は、記憶装置５２に格納される。

【0096】

フレーム分割回路５４は、直線偏光光１７に基づく光の反射光のストライプ画像（１）を読み出し、ストライプ画像（１）をｘ方向に所定のサイズ（例えば、スキャン幅Ｗと同じ幅）で分割する。直線偏光光１７に基づく光の反射光のフレーム画像（１）は記憶装置５８に格納される。

【0097】

フレーム分割回路５６は、直線偏光光１４に基づく光の透過光のストライプ画像（２）を読み出し、ストライプ画像（２）をｘ方向に所定のサイズ（例えば、スキャン幅Ｗと同じ幅）で分割する。直線偏光光１４に基づく光の透過光のフレーム画像（２）は記憶装置６０に格納される。

【0098】

一方、比較回路１０８内に出力されたフレーム画像（１）（反射画像）に対応する参照画像（１）は、記憶装置５１に格納される。比較回路１０８内に出力されたフレーム画像（２）（透過画像）に対応する参照画像（２）は、記憶装置５３に格納される。

【0099】

位置合わせ回路７０は、フレーム画像（１）と参照画像（１）とを読み出し、所定のアルゴリズムで位置合わせを行う。例えば、最小２乗法を用いて位置合わせを行う。

【0100】

位置合わせ回路７１は、フレーム画像（２）と参照画像（２）とを読み出し、所定のアルゴリズムで位置合わせを行う。例えば、最小２乗法を用いて位置合わせを行う。

【0101】

比較処理回路７２は、位置合わせされたフレーム画像（１）と参照画像（１）とを、画素毎に比較する。所定の判定閾値を用いて所定の判定条件に従って画素毎に比較し、例えば形状欠陥といった欠陥の有無を判定する。例えば、画素毎の階調値差が判定閾値Ｔｈよりも大きければ欠陥と判定する。そして、比較結果が出力される。比較結果は、記憶装置１０９、モニタ１１７、メモリ１１８、或いはプリンタ１１９より出力されればよい。

【0102】

比較処理回路７３は、位置合わせされたフレーム画像（２）と参照画像（２）とを、画素毎に比較する。所定の判定閾値を用いて所定の判定条件に従って画素毎に比較し、例えば形状欠陥といった欠陥の有無を判定する。例えば、画素毎の階調値差が判定閾値Ｔｈよりも大きければ欠陥と判定する。そして、比較結果が出力される。比較結果は、記憶装置１０９、モニタ１１７、メモリ１１８、或いはプリンタ１１９より出力されればよい。

【0103】

透過／反射検査モード（２）では、同じストライプ領域２０の反射画像と透過画像の２枚を撮像しているので、両者で共に欠陥と判定された個所は本当に欠陥である可能性が高い。逆に一方で欠陥と判定されながら他方で欠陥と判定されない個所については、疑似欠陥である可能性が高い。このように反射画像を２枚ずつ撮像することで、疑似欠陥を排除できる。よって、パターン検査を高精度に実施することができる。

【0104】

上述した例では、ダイ−データベース検査について説明したが、これに限るものではない。撮像した光学画像同士を比較する「ｄｉｅ ｔｏ ｄｉｅ（ダイ−ダイ）検査」を行ってもよい。かかる場合には、同じストライプ領域２０の同じパターンが形成された異なる個所の２枚のフレーム画像のうち、一方を参照画像として使用して、同様の検査を行えばよい。

【0105】

以上のように、実施の形態１によれば、オートフォーカス用の光の照野が、反射／反射検査の２つの反射検査用の光のいずれの照野にも重ならないように光路を生成できる。また、反射／反射検査と透過／反射検査の両方を結像系の光学素子を流用しながら行うことができる。

【0106】

以上の説明において、各「〜回路」は、処理回路を有し、その処理回路として、電気回路、コンピュータ、プロセッサ、回路基板、量子回路、或いは、半導体装置等を用いることができる。また、各「〜回路」は、共通する処理回路（同じ処理回路）を用いてもよい。或いは、異なる処理回路（別々の処理回路）を用いても良い。プロセッサ等を実行させるプログラムは、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）等の記録媒体に記録されればよい。例えば、位置回路１０７、比較回路１０８、参照画像作成回路１１２等は、上述した少なくとも１つの回路で構成されてもよい。
同様に、フレーム分割回路５４，５６、位置合わせ回路７０，７１、及び比較処理回路７２，７３は、上述した処理回路で構成されればよい。

【0107】

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。

【0108】

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。

【0109】

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偏光イメージ取得装置、パターン検査装置、及び偏光イメージ取得方法は、本発明の範囲に包含される。

【符号の説明】

【0110】

１０ 検査領域
１２，１３，１４，１５，１６，１７，１８，１９ 直線偏光光
２０ 検査ストライプ
３０ フレーム領域
４０，４２ １／２波長板
４１ スリット板
４４ ロションプリズム
４３，４５ 駆動機構
４６ スリット板
５０，５２，５８，６０，６６，６８ 記憶装置
５４，５６ フレーム分割回路
６２ 補正回路
６４ 合成回路
７０ 位置合わせ回路
７２ 比較処理回路
８０，８１，８２，８３ 照野
８４，８５，８６ パターン
１００ 検査装置
１０１ 基板
１０２ ＸＹθテーブル
１０３ 光源
１０４ 対物レンズ
１０５，２０５ フォトダイオードアレイ
１０６，２０６ センサ回路
１０７ 位置回路
１０８ 比較回路
１０９ 磁気ディスク装置
１１０ 制御計算機
１１３ オートローダ制御回路
１１４ テーブル制御回路
１１５ 磁気テープ装置
１１６ ＦＤ
１１７ ＣＲＴ
１１８ パターンモニタ
１１９ プリンタ
１２０ バス
１２２ レーザ測長システム
１２３，２２３ ストライプパターンメモリ
１４０ モード切替制御回路
１４２ ＡＦ制御回路
１５０ 光学画像取得機構
１６０ 制御系回路
１７０ 透過検査照明光学系
１７１ 偏光ビームスプリッタ
１７２ 反射検査照明光学系
１７５ ビームスプリッタ
１７６ 結像光学系
１７８ 結像光学系
１８０ 投影レンズ
１８１，１８３ レンズ
１８２ 結像レンズ
２７７，３７７ ミラー
２７８，３７８ 結像光学系
３０５ センサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】