特開 2024-102645 光軸制御機構、パターン検査装置、及び光軸調整方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024102645

(43)【公開日】2024-07-31

(54)【発明の名称】光軸制御機構、パターン検査装置、及び光軸調整方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/956 20060101AFI20240724BHJP

   G03F 1/00 20120101ALI20240724BHJP

   H01L 21/027 20060101ALI20240724BHJP

【ＦＩ】

G01N21/956 A

G03F1/00 V

H01L21/30 502V

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023006670

(22)【出願日】2023-01-19

(71)【出願人】

【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】100178984

【弁理士】

【氏名又は名称】高下 雅弘

(72)【発明者】

【氏名】山下 靖裕

【テーマコード（参考）】

2G051

2H195

【Ｆターム（参考）】

2G051AA56

2G051AB02

2G051AC21

2G051BA10

2G051BB11

2G051BC04

2G051CA03

2G051CB02

2H195BD02

2H195BD13

2H195BD15

2H195BD20

2H195BD26

2H195BD27

2H195BD28

(57)【要約】      （修正有）

【課題】ノイズ成分光が存在する場合であっても、使用したい本来のレーザ光の光軸調整をより高精度に行うことが可能な光軸制御機構を提供する。
【解決手段】光軸制御機構１７２は、ハーフミラー２３０で分割されたレーザ光の一方の少なくとも一部を受光する第１の位置計測センサ２１２と、第１の位置計測センサの手前であって第１の位置計測センサとの間に構造物を挟まない位置に配置され、レーザ光の一方の少なくとも一部を通過させる第１の絞り２３２と、第１の絞りを光路上と光路外との間で移動させる第１の駆動機構２４２と、第１の位置計測センサにより受光されたレーザ光の第１の重心位置を演算する第１の重心位置演算回路１３２と、第１の絞りが光路外に配置された状態で、第１の位置計測センサにより受光されたレーザ光の重心位置が第１の重心位置になるように、第１のミラーの反射面の位置を制御する第１のミラー制御部１２１と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

光源から発生するレーザ光を反射して、レーザ光の光軸を調整する、反射面の位置を変更可能な第１のミラーと、
前記第１のミラーで反射された前記レーザ光を分割するハーフミラーと、
前記ハーフミラーで分割されたレーザ光の一方の少なくとも一部を受光する第１の位置計測センサと、
光路上に配置される場合に、前記第１の位置計測センサの手前であって前記第１の位置計測センサとの間に構造物を挟まない位置に配置され、前記レーザ光の一方の少なくとも一部を通過させる第１の絞りと、
前記第１の絞りを光路上と光路外との間で移動させる第１の駆動機構と、
前記第１の絞りが光路上に配置された場合に前記第１の位置計測センサにて最大光量が受光される位置に前記第１のミラー反射面の位置が調整された状態で、かつ前記第１の絞りが光路外に配置された状態で、前記第１の位置計測センサにより受光された前記レーザ光の第１の重心位置を演算する第１の重心位置演算回路と、
前記第１の絞りが光路外に配置された状態で、前記第１の位置計測センサにより受光された前記レーザ光の重心位置が前記第１の重心位置になるように、前記第１のミラーの反射面の位置を制御する第１のミラー制御部と、
を備え、
前記ハーフミラーで分割されたレーザ光の他方を、パターンが形成された被検査試料に照明することを特徴とする光軸制御機構。

【請求項2】

前記光源から発生する前記レーザ光を前記第１のミラーに続いて反射して、前記レーザ光の光軸を調整する、反射面の位置を変更可能な第２のミラーと、
パターンが形成された被検査試料に照明する照明光学系と共役な位置に配置され、前記レーザ光の一方の他の一部を受光する第２の位置計測センサと、
光路上に配置される場合に、前記第２の位置計測センサの手前であって前記第２の位置計測センサとの間に構造物を挟まない位置に配置され、前記レーザ光の一方の他の少なくとも一部を通過させる第２の絞りと、
前記第２の絞りを光路上と光路外との間で移動させる第２の駆動機構と、
前記第２の絞りが光路上に配置された場合に前記第２の位置計測センサにて最大光量が受光される位置に前記第２のミラー反射面の位置が調整された状態で、かつ前記第２の絞りが光路外に配置された状態で、前記第２の位置計測センサにより受光された前記レーザ光の第２の重心位置を演算する第２の重心位置演算回路と、
前記第２の絞りが光路外に配置された状態で、前記第２の位置計測センサにより受光された前記レーザ光の重心位置が前記第２の重心位置になるように、前記第２のミラーの反射面の位置を制御する第２のミラー制御部と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の光軸制御機構。

【請求項3】

前記第１の位置計測センサとして、受光する光を第１から第４象限の４つの面で独立に受光する４分割面以上の複数の面を有する分割センサと、２次元ＰＳＤ（位置検出素子）と、のうち一方が用いられることを特徴とする請求項１記載の光軸制御機構。

【請求項4】

前記第１の位置計測センサが前記分割センサである場合に、前記第１の絞りは、前記第１の絞りの開口部の中心と前記第１から第４象限の４つの面の中心とが一致するように配置されることを特徴とする請求項３記載の光軸制御機構。

【請求項5】

前記第１の絞りは、開口径を可変する機構を有することを特徴とする請求項１記載の光軸制御機構。

【請求項6】

前記レーザ光を撮像した画像から得らえるビーム径に応じて、前記第１の絞りの開口径は調整されることを特徴とする請求項５記載の光軸制御機構。

【請求項7】

請求項１記載の光軸制御機構と、
前記光軸制御機構によって、光軸が調整された前記レーザ光を用いて、前記被検査試料のパターンの光学画像を取得する光学画像取得機構と、
参照画像を入力し、前記光学画像と前記参照画像とを比較する比較回路と、
を備えたことを特徴とするパターン検査装置。

【請求項8】

光路上、第１の位置計測センサの手前であって前記第１の位置計測センサとの間に構造物を挟まない位置に第１の絞りを搬送する工程と、
前記第１の絞りが光路上に配置された状態で、第１のミラーの反射面の位置を可変に変えながら、光源から発生するレーザ光を前記第１のミラーで反射し、前記第１のミラーで反射された前記レーザ光をハーフミラーで分割し、前記ハーフミラーで分割されたレーザ光の一方の少なくとも一部を前記第１の絞りを介して前記第１の位置計測センサで受光する工程と、
前記第１のミラーの反射面の位置を可変に変えた位置毎に、前記第１の絞りが光路上に配置された状態で前記第１の位置計測センサで受光された光量を計測する工程と、
前記第１の絞りが光路上に配置された状態で前記第１の位置計測センサで受光される光量が最大となる位置に前記第１のミラーの反射面の位置を設定する工程と、
前記第１の絞りを光路外に搬出する工程と、
前記第１の絞りが光路外に搬出された状態で、前記光源から発生するレーザ光を前記第１のミラーで反射し、前記第１のミラーで反射された前記レーザ光をハーフミラーで分割し、前記ハーフミラーで分割されたレーザ光の一方の少なくとも一部を前記第１の位置計測センサで受光し、前記第１の位置計測センサにより受光された前記レーザ光の一方の少なくとも一部の第１の重心位置を演算する工程と、
前記第１の絞りが光路外に搬出された状態で、前記第１の位置計測センサにより受光された前記レーザ光の重心位置が前記第１の重心位置になるように、前記第１のミラーの反射面の位置を制御する工程と、
を備え、
前記第１のミラーの反射面の位置が制御された状態で、前記ハーフミラーで分割されたレーザ光の他方で、パターンが形成された被検査試料が照明されることを特徴とする光軸調整方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光軸制御機構、パターン検査装置、及び光軸調整方法に係り、例えば、半導体製造に用いる試料を照明する照明光の光軸制御の手法に関する。

【0002】

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

【0003】

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

【0004】

マスクパターンの微細化・高集積化に伴い、検査装置は高い分解能が要求され、検査装置の照明光の波長も短いものとなっている。例えば、２６６ｎｍ以下の深紫外光が用いられる。そして、かかる照明光となるレーザ光をレーザ光源装置から発振している。そして、かかるレーザ光の光軸を調整して検査装置内部へと照明している。

【0005】

しかしながら、かかるレーザ光源から発生するレーザ光には、本来使用したいメインのレーザ光以外に、ノイズ成分光が一緒に発生する場合があり、かかるノイズ成分光によって、使用したい本来のレーザ光の光軸調整に誤差が生じてしまうといった問題があった。かかる問題に対して、ノイズ成分光の方向と光量を測定して、これらを用いてレーザ光の重心位置を調整するといった手法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特許第５６７６３０７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上述したように、従来、レーザ光源から発生するレーザ光と一緒に発生するノイズ成分光によって、使用したい本来のレーザ光の光軸調整に誤差が生じてしまうといった問題があった。

【0008】

そこで、本発明の一態様は、ノイズ成分光が存在する場合であっても、使用したい本来のレーザ光の光軸調整をより高精度に行うことが可能な光軸制御機構および方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の一態様の光軸制御機構は、
光源から発生するレーザ光を反射して、レーザ光の光軸を調整する、反射面の位置を変更可能な第１のミラーと、
第１のミラーで反射されたレーザ光を分割するハーフミラーと、
ハーフミラーで分割されたレーザ光の一方の少なくとも一部を受光する第１の位置計測センサと、
光路上に配置される場合に、第１の位置計測センサの手前であって第１の位置計測センサとの間に構造物を挟まない位置に配置され、レーザ光の一方の少なくとも一部を通過させる第１の絞りと、
第１の絞りを光路上と光路外との間で移動させる第１の駆動機構と、
第１の絞りが光路上に配置された場合に第１の位置計測センサにて最大光量が受光される位置に第１のミラー反射面の位置が調整された状態で、かつ第１の絞りが光路外に配置された状態で、第１の位置計測センサにより受光されたレーザ光の第１の重心位置を演算する第１の重心位置演算回路と、
第１の絞りが光路外に配置された状態で、第１の位置計測センサにより受光されたレーザ光の重心位置が第１の重心位置になるように、第１のミラーの反射面の位置を制御する第１のミラー制御部と、
を備え、
ハーフミラーで分割されたレーザ光の他方を、パターンが形成された被検査試料に照明することを特徴とする。

【0010】

また、光源から発生するレーザ光を第１のミラーに続いて反射して、レーザ光の光軸を調整する、反射面の位置を変更可能な第２のミラーと、
パターンが形成された被検査試料に照明する照明光学系と共役な位置に配置され、レーザ光の一方の他の一部を受光する第２の位置計測センサと、
光路上に配置される場合に、第２の位置計測センサの手前であって第２の位置計測センサとの間に構造物を挟まない位置に配置され、レーザ光の一方の他の少なくとも一部を通過させる第２の絞りと、
第２の絞りを光路上と光路外との間で移動させる第２の駆動機構と、
第２の絞りが光路上に配置された場合に第２の位置計測センサにて最大光量が受光される位置に第２のミラー反射面の位置が調整された状態で、かつ第２の絞りが光路外に配置された状態で、第２の位置計測センサにより受光されたレーザ光の第２の重心位置を演算する第２の重心位置演算回路と、
第２の絞りが光路外に配置された状態で、第２の位置計測センサにより受光されたレーザ光の重心位置が第２の重心位置になるように、第２のミラーの反射面の位置を制御する第２のミラー制御部と、
をさらに備えると好適である。

【0011】

また、第１の位置計測センサとして、受光する光を第１から第４象限の４つの面で独立に受光する４分割面以上の複数の面を有する分割センサと、２次元ＰＳＤ（位置検出素子）と、のうち一方が用いられると好適である。

【0012】

また、第１の位置計測センサが分割センサである場合に、第１の絞りは、第１の絞りの開口部の中心と第１から第４象限の４つの面の中心とが一致するように配置されると好適である。

【0013】

また、第１の絞りは、開口径を可変する機構を有すると好適である。

【0014】

また、レーザ光を撮像した画像から得らえるビーム径に応じて、第１の絞りの開口径は調整されると好適である。

【0015】

本発明の一態様のパターン検査装置は、
上述した光軸制御機構と、
光軸制御機構によって、光軸が調整されたレーザ光を用いて、被検査試料のパターンの光学画像を取得する光学画像取得機構と、
参照画像を入力し、光学画像と参照画像とを比較する比較回路と、
を備えたことを特徴とする。

【0016】

本発明の一態様の光軸調整方法は、
光路上、第１の位置計測センサの手前であって第１の位置計測センサとの間に構造物を挟まない位置に第１の絞りを搬送する工程と、
第１の絞りが光路上に配置された状態で、第１のミラーの反射面の位置を可変に変えながら、光源から発生するレーザ光を第１のミラーで反射し、第１のミラーで反射されたレーザ光をハーフミラーで分割し、ハーフミラーで分割されたレーザ光の一方の少なくとも一部を第１の絞りを介して第１の位置計測センサで受光する工程と、
第１のミラーの反射面の位置を可変に変えた位置毎に、第１の絞りが光路上に配置された状態で第１の位置計測センサで受光された光量を計測する工程と、
第１の絞りが光路上に配置された状態で第１の位置計測センサで受光される光量が最大となる位置に第１のミラーの反射面の位置を設定する工程と、
第１の絞りを光路外に搬出する工程と、
第１の絞りが光路外に搬出された状態で、光源から発生するレーザ光を第１のミラーで反射し、第１のミラーで反射されたレーザ光をハーフミラーで分割し、ハーフミラーで分割されたレーザ光の一方の少なくとも一部を第１の位置計測センサで受光し、第１の位置計測センサにより受光されたレーザ光の一方の少なくとも一部の第１の重心位置を演算する工程と、
第１の絞りが光路外に搬出された状態で、第１の位置計測センサにより受光されたレーザ光の重心位置が第１の重心位置になるように、第１のミラーの反射面の位置を制御する工程と、
を備え、
第１のミラーの反射面の位置が制御された状態で、ハーフミラーで分割されたレーザ光の他方で、パターンが形成された被検査試料が照明されることを特徴とする。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、ノイズ成分光が存在する場合であっても、使用したい本来のレーザ光の光軸調整をより高精度に行うことができる。よって、かかる光軸が調整されたレーザ光を照明光として用いてパターン検査を行うことで高精度な検査ができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】実施の形態１におけるパターン検査装置の一部の構成を示す概念図である。

【図2】実施の形態１におけるパターン検査装置の残りの構成を示す概念図である。

【図3】実施の形態１におけるレーザ光の重心位置が光軸からずれた場合の一例を説明するための図である。

【図4】実施の形態１におけるレーザ光の強度分布の一例を示す図である。

【図5】実施の形態１におけるパターン検査方法の要部工程の一部を示すフローチャート図である。

【図6】実施の形態１におけるパターン検査方法の要部工程の残部を示すフローチャート図である。

【図7】実施の形態１における絞りを外した状態で受光されるレーザ光の受光位置の一例を示す図である。

【図8】実施の形態１における絞りと位置計測センサとの位置関係を示す図である。

【図9】実施の形態１における絞りの開口径の調整の仕方の一例を説明するための図である。

【図10】実施の形態１におけるレーザ光の光強度分布と絞りとの位置関係の一例を示す図である。

【図11】実施の形態１におけるレーザ光の光強度分布と絞りとの位置関係の他の一例を示す図である。

【図12】実施の形態１におけるレーザ光の光強度分布と絞りとの位置関係の他の一例を示す図である。

【図13】実施の形態１におけるレーザ光の受光位置と重心目標との一例を示す図である。

【図14】実施の形態１における光学画像の取得手順を説明するための図である。

【図15】実施の形態２における光軸調整機構の構成の一部を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

実施の形態１．
図１は、実施の形態１におけるパターン検査装置の一部の構成を示す概念図である。図２は、実施の形態１におけるパターン検査装置の残りの構成を示す概念図である。図１，２において、マスク等の基板を試料として、かかる試料のパターン欠陥を検査する検査装置１００は、光源１０３と光軸制御機構１７２と光学画像取得機構１５０と制御系回路１６０を備えている。

【0020】

光軸制御機構１７２は、ミラー２０２，２０４、ハーフミラー２３０，２３１、ミラー２３３、駆動機構２２２，２２４、絞り２３２，２３４、駆動機構２４２，２４４、及び位置計測センサ２１２，２１４を備えている。

【0021】

光学画像取得機構１５０は、照明光学系１７０、ＸＹθテーブル１０２、拡大光学系１０４、フォトダイオードアレイ１０５、センサ回路１０６、レーザ測長システム１２２、及びオートローダ１３０を備えている。

【0022】

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、データ伝送路となるバス１２０を介して、位置回路１０７、比較回路１０８、展開回路１１１、参照回路１１２、オートローダ制御回路１１３、テーブル制御回路１１４、記憶装置の一例となる磁気ディスク装置１０９、磁気テープ装置１１５、フレキシブルディスク装置（ＦＤ）１１６、ＣＲＴ１１７、パターンモニタ１１８、プリンタ１１９、ミラー制御回路１２１，１２２、測定回路１２４，１２６、記憶装置の一例となる磁気ディスク装置１４０、絞り１駆動制御回路１２８、絞り２駆動制御回路１２９、絞り１径制御回路１３０、絞り２径制御回路１３１、重心演算回路１３２，１３４、重心目標設定回路１３５、光軸調整回路１３６、総光量演算回路１４２，１４３、及び判定回路１４４に接続されている。

【0023】

また、位置計測センサ２１２の入射面は、ミラー２０４の反射面と共役な関係となる位置に配置される。位置計測センサ２１４の入射面は、ハーフミラー２３０で分割されたレーザ光の他方をパターンが形成された被検査試料１０１に照明する照明光学系１７０への入射面と共役な関係となる位置に配置される。位置計測センサ２１２（第１の位置計測センサ）は、ハーフミラー２３０で分割されたレーザ光の一方の少なくとも一部を受光し、受光されたレーザ光の一方の少なくとも一部の位置を計測する。位置計測センサ２１４（第２の位置計測センサ）は、レーザ光の一方の他の少なくとも一部を受光し、受光されたレーザ光の一方の他の少なくとも一部の位置を計測する。具体的には、レーザ光源１０３から発生したレーザ光は、ミラー２０２で反射され、続いてミラー２０４で反射される。反射されたレーザ光は、ハーフミラー２３０で分割され、分割された一部がハーフミラー２３１へと入射される。分割された残りが照明光学系１７０へと入射される。ハーフミラー２３０で分割された（分岐された）レーザ光の一部の光線は、さらに、ハーフミラー２３１で分岐され、一部の光線が位置計測センサ２１２で受光される。ハーフミラー２３１を通過した残りの光線はミラー２３３で反射され位置計測センサ２１４で受光される。

【0024】

また、位置計測センサ２１２として、例えば、受光する光を第１から第４象限の４つの面で独立に受光する４分割面以上の複数の面を有する分割センサと、２次元ＰＳＤ（位置検出素子）と、のうち一方が用いられる。分割センサとして、例えば、４分割センサを用いると好適である。

【0025】

同様に、位置計測センサ２１４として、例えば、受光する光を第１から第４象限の４つの面で独立に受光する４分割面以上の複数の面を有する分割センサと、２次元ＰＳＤ（位置検出素子）と、のうち一方が用いられる。分割センサとして、例えば、４分割センサを用いると好適である。

【0026】

また、ミラー２０２（第１のミラー）は、反射面の位置（例えば角度）を変更可能に構成され、レーザ光源１０３から発生するレーザ光を反射して、レーザ光の光軸を調整する。ミラー２０４（第２のミラー）は、反射面の位置（例えば角度）を変更可能に構成され、レーザ光源１０３から発生するレーザ光をミラー２０２に続いて反射して、レーザ光の光軸を調整する。具体的には、ミラー２０２の反射面は、サーボモータ等を用いた駆動機構２２２によって例えば２軸方向に移動させられるように構成される。同様に、ミラー２０４の反射面は、サーボモータ等を用いた駆動機構２２４によって例えば２軸方向に移動させられるように構成される。ミラー２０２，２０４の反射面の角度を制御することで、照明光学系１７０に入射するレーザ光の光軸がずれないように調整する。

【0027】

また、絞り２３２（第１の絞り）は、駆動回路２４２（第１の駆動機構）によって光路上と光路外との間で移動させられる。絞り２３２は、光路上に配置される場合に、位置計測センサ２１２の手前であって位置計測センサ２１２との間に構造物を挟まない位置に配置され、レーザ光の一方の少なくとも一部を通過させる。具体的には、ハーフミラー２３０で分割されたレーザ光の一部の光線がハーフミラー２３１で分岐され、分岐された一部の光線が絞り２３２を通過する。

【0028】

また、絞り２３４（第２の絞り）は、駆動回路２４４（第２の駆動機構）によって光路上と光路外との間で移動させられる。絞り２３４は、光路上に配置される場合に、位置計測センサ２１４の手前であって位置計測センサ２１４との間に構造物を挟まない位置に配置され、レーザ光の一方の他の一部を通過させる。具体的には、ハーフミラー２３０で分割されたレーザ光の一部の光線がハーフミラー２３１で分岐され、分岐された残部の光線がミラー２３３で反射され、絞り２３４を通過する。

【0029】

また、ＸＹθテーブル１０２は、Ｘ軸モータ、Ｙ軸モータ、θ軸モータにより駆動される。図１，２では、本実施の形態１を説明する上で必要な構成部分について記載している。パターン検査装置１００にとって、通常、必要なその他の構成が含まれても構わないことは言うまでもない。

【0030】

図３は、実施の形態１におけるレーザ光の重心位置が光軸からずれた場合の一例を説明するための図である。図３において、レーザ光源１０３から発生するレーザ光は、設計上の光軸からずれる場合がある。かかる場合に、ミラー２０２とミラー２０４での調整が行われない場合、レーザ光は、照明光学系１０７のレンズ中心からずれてしまう。さらにずれた場合には、レーザ光は、照明光学系１０７のレンズから外れてしまう。そのため、ミラー２０２は、レーザ光源１０３から発生するレーザ光がミラー２０４の中心に入射するように反射面の角度を調整する。そして、ミラー２０４は、レーザ光が照明光学系１７０のレンズ中心に入射するように反射面の角度を調整する。これにより、レーザ光の光軸を調整できる。

【0031】

位置計測センサ２１２は、ミラー２０４と共役な位置関係にあるため、位置計測センサ２１２が分割センサである場合に、位置計測センサ２１２の第１から第４象限の４つの面の中心は、ミラー２０４の反射面の中心と共役な位置関係となる。言い換えれば、位置計測センサ２１２の第１から第４象限の４つの面の中心が光軸と一致するように位置計測センサ２１２は配置される。よって、位置計測センサ２１２で受光するレーザ光の重心位置を位置計測センサ２１２の第１から第４象限の４つの面の中心に合わせるようにミラー２０２の角度を制御することで、レーザ光をミラー２０４の反射面の中心に入射させることができる。
なお、位置計測センサ２１２が２次元ＰＳＤである場合、レーザ光をミラー２０４の反射面の中心に入射させた場合のレーザ光の重心位置の２次元ＰＳＤの受光位置を予め計測しておき、かかる位置（光軸と一致）に位置計測センサ２１２で受光するレーザ光の重心位置を合わせるようにミラー２０２の角度を制御することで、レーザ光の重心位置をミラー２０４の反射面の中心に入射させることができる。

【0032】

また、位置計測センサ２１４は、照明光学系１７０と共役な位置関係にあるため、位置計測センサ２１４が分割センサである場合に、位置計測センサ２１４の第１から第４象限の４つの面の中心は、照明光学系１７０のレンズ中心（照明光学系１７０が複数のレンズから構成される場合には、例えば１番目のレンズのレンズ中心）と共役な位置関係となる。言い換えれば、位置計測センサ２１４の第１から第４象限の４つの面の中心が光軸と一致するように位置計測センサ２１４は配置される。よって、位置計測センサ２１４で受光するレーザ光の重心位置を位置計測センサ２１４の第１から第４象限の４つの面の中心に合わせるようにミラー２０４の角度を制御することで、レーザ光を照明光学系１７０のレンズ中心に入射させることができる。
なお、位置計測センサ２１４が２次元ＰＳＤである場合、レーザ光を照明光学系１７０のレンズ中心に入射させた場合のレーザ光の重心位置の２次元ＰＳＤの受光位置を予め計測しておき、かかる位置（光軸と一致）に位置計測センサ２１４で受光するレーザ光の重心位置を合わせるようにミラー２０４の角度を制御することで、レーザ光の重心位置を照明光学系１７０のレンズ中心に入射させることができる。

【0033】

図４は、実施の形態１におけるレーザ光の強度分布の一例を示す図である。図４において、縦軸は光強度、横軸は位置を示している。光源１０３から発生するレーザ光には、本来使用したい主となるレーザ光２０（メインビーム）以外に、ノイズ成分光１０（サテライトビーム）が一緒に発生する場合がある。レーザ光２０とノイズ成分光１０を区別せずに光軸を調整しようとすると、レーザ光２０とノイズ成分光１０の合成光の重心を光軸に合わせる結果となってしまう。そのため、本来使用したいレーザ光２０の重心が光軸からずれてしまい、以降の光学系に入射した際にレーザ光２０の一部が照明に使用されなくなってしまう（或いは、光がけられてしまうともいう）。その結果、光量のロスや照明光のむらが生じる。そこで、実施の形態１では、本来使用したい主となるレーザ光２０の重心を光軸に調整する。

【0034】

図５は、実施の形態１におけるパターン検査方法の要部工程の一部を示すフローチャート図である。
図６は、実施の形態１におけるパターン検査方法の要部工程の残部を示すフローチャート図である。
図５及び図６において、実施の形態１におけるパターン検査方法は、重心合わせ工程（Ｓ１０２）と、絞り１，２光路搬入工程（Ｓ１０４）と、絞り径設定工程（Ｓ１０４）と、ミラー１のｘ軸仮設定工程（Ｓ１１０）と、センサ１の総光量計測工程（Ｓ１１２）と、判定工程（Ｓ１１４）と、ミラー１のｘ軸設定工程（Ｓ１１６）と、ミラー１のｙ軸仮設定工程（Ｓ１２０）と、センサ１の総光量計測工程（Ｓ１２２）と、判定工程（Ｓ１２４）と、ミラー１のｙ軸設定工程（Ｓ１２６）と、ミラー２のｘ軸仮設定工程（Ｓ１３０）と、センサ２の総光量計測工程（Ｓ１３２）と、判定工程（Ｓ１３４）と、ミラー２のｘ軸設定工程（Ｓ１３６）と、ミラー２のｙ軸仮設定工程（Ｓ１４０）と、センサ２の総光量計測工程（Ｓ１４２）と、判定工程（Ｓ１４４）と、ミラー２のｙ軸設定工程（Ｓ１４６）と、絞り１，２光路から搬出工程（Ｓ１５０）と、重心位置計測工程（Ｓ１５２）と、重心目標値設定工程（Ｓ１５４）と、光軸制御工程（Ｓ１５６）と、パターン検査工程（Ｓ１６０）と、いう一連の各工程を実施する。

【0035】

なお、図５及び図６の例では、ミラー２０２（ミラー１）のｘ軸を調整した後に、ｙ軸を調整する順序を示したが、これに限るものではない。ミラー２０２（ミラー１）のｙ軸を調整した後に、ｘ軸を調整する順序にしても構わない。同様に、ミラー２０４（ミラー２）のｘ軸を調整した後に、ｙ軸を調整する順序を示したが、これに限るものではない。ミラー２０４（ミラー２）のｙ軸を調整した後に、ｘ軸を調整する順序にしても構わない。

【0036】

重心合わせ工程（Ｓ１０２）として、絞り２３２，２３４が光路外に配置された状態で、位置計測センサ２１２及び位置計測センサ２１４で受光されるレーザ光の重心位置が位置計測センサ２１２及び位置計測センサ２１４の受光面の所定の位置（例えば、第１から第４象限の４つの面の中心位置）になるようにミラー２０２，２０４の反射面の角度を合わせる。具体的には、以下のように動作する。

【0037】

絞り２３２が光路外に配置された状態で、位置計測センサ２１２は、ハーフミラー２３０で分割されたレーザ光の一方の一部を受光する。具体的には、レーザ光源１０３から発生したレーザ光は、ミラー２０２で反射され、続いてミラー２０４で反射され、ハーフミラー２３０で分割されたレーザ光の一方のうちハーフミラー２３２で分岐されたレーザ光の一部の光線が位置計測センサ２１２で受光される。

【0038】

そして、重心演算回路１３２は、位置計測センサ２１２による受光されたレーザ光の重心位置を算出する。

【0039】

図７は、実施の形態１における絞りを外した状態で受光されるレーザ光の受光位置の一例を示す図である。図７の例では、位置計測センサ２１２（２１４）が４分割センサである場合を示している。位置計測センサ２１２は、縦横２×２の配列で４つの受光素子３０，３２，３４，３６が並ぶように構成される。４つの受光素子３０，３２，３４，３６の中心が光軸と一致するように位置計測センサ２１２が配置される。４つの受光素子３０，３２，３４，３６は、第１から第４象限の４つの面で独立に光を受光する。そして、受光素子３０は、位置計測センサ２１２の中心を基準位置（ｘ，ｙ＝０）として、－ｘ，＋ｙの正の領域（第２象限：Ａで示す領域）の面に入射する光の光量を受光する。受光素子３２は、－ｘ，－ｙの正の領域（第３象限：Ｂで示す領域）の面に入射する光の光量を受光する。受光素子３４は、＋ｘ，＋ｙの正の領域（第１象限：Ｃで示す領域）の面に入射する光の光量を受光する。受光素子３６は、＋ｘ，－ｙの正の領域（第４象限：Ｄで示す領域）の面に入射する光の光量を受光する。

【0040】

同様に、位置計測センサ２１４は、縦横２×２の配列で４つの受光素子４０，４２，４４，４６が並ぶように構成される。４つの４つの受光素子４０，４２，４４，４６の中心が光軸と一致するように位置計測センサ２１４が配置される。４つの受光素子４０，４２，４４，４６は、第１から第４象限の４つの面で独立に光を受光する。そして、受光素子４０は、位置計測センサ２１４の中心を基準位置（ｘ，ｙ＝０）として、－ｘ，＋ｙの正の領域（第２象限：Ａで示す領域）の面に入射する光の光量を受光する。受光素子４２は、－ｘ，－ｙの正の領域（第３象限：Ｂで示す領域）の面に入射する光の光量を受光する。受光素子４４は、＋ｘ，＋ｙの正の領域（第１象限：Ｃで示す領域）の面に入射する光の光量を受光する。受光素子４６は、＋ｘ，－ｙの正の領域（第４象限：Ｄで示す領域）の面に入射する光の光量を受光する。

【0041】

重心演算回路１３２は、位置計測センサ２１２で受光されたレーザ光の重心位置を算出する。具体的には、位置計測センサ２１２で受光されたレーザ光のｘ方向の重心Ｇ１ｘとｙ方向の重心Ｇ１ｙを演算する。レーザ光のｘ方向の重心Ｇ１ｘは、位置計測センサ２１２の第１と第４象限面（Ｃ，Ｄ）で受光した各光量の和（Ｌｃ＋Ｌｄ）から第２と第３象限面（Ａ，Ｂ）で受光した各光量の和（Ｌａ＋Ｌｂ）を引いた値を第１から第４象限面（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）で受光した各光量の総光量（Ｌａ＋Ｌｂ＋Ｌｃ＋Ｌｄ）で除した値で定義され、以下の式（１）で表現できる。レーザ光のｙ方向の重心Ｇ１ｙは、位置計測センサ２１２の第３と第４象限面（Ｂ，Ｄ）で受光した各光量の和（Ｌｂ＋Ｌｄ）から第１と第２象限面（Ｃ，Ａ）で受光した各光量の和（Ｌａ＋Ｌｃ）を引いた値を第１から第４象限面（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）で受光した各光量の総光量（Ｌａ＋Ｌｂ＋Ｌｃ＋Ｌｄ）で除した値で定義され、以下の式（２）で表現できる。
（１） Ｇ１ｘ＝｛（Ｌｃ＋Ｌｄ）－（Ｌａ＋Ｌｂ）｝／（Ｌａ＋Ｌｂ＋Ｌｃ＋Ｌｄ）
（２） Ｇ１ｙ＝｛（Ｌｂ＋Ｌｄ）－（Ｌａ＋Ｌｃ）｝／（Ｌａ＋Ｌｂ＋Ｌｃ＋Ｌｄ）

【0042】

そして、光軸調整回路１３６は、ミラー１制御回路１２１を制御して、駆動機構２２２にミラー２０２の反射面の角度を移動させる。具体的には、Ｇ１ｘ＝０及びＧ１ｙ＝０になるようにミラー２０２の反射面の角度を設定する。

【0043】

次に、絞り２３４が光路外に配置された状態で、位置計測センサ２１４は、ハーフミラー２３０で分割されたレーザ光の一方の残部を受光する。具体的には、レーザ光源１０３から発生したレーザ光は、ミラー２０２で反射され、続いてミラー２０４で反射され、ハーフミラー２３０で分割されたレーザ光の一方のうちハーフミラー２３１を通過した残りの光線がミラー２３３で反射され位置計測センサ２１４で受光される。
そして、重心演算回路１３４は、位置計測センサ２１４による受光されたレーザ光の重心位置を算出する。

【0044】

同様に、重心演算回路１３４は、位置計測センサ２１４で受光されたレーザ光の重心位置を算出する。具体的には、位置計測センサ２１４で受光されたレーザ光のｘ方向の重心Ｇ２ｘとｙ方向の重心Ｇ２ｙを演算する。レーザ光のｘ方向の重心Ｇ２ｘは、位置計測センサ２１４の第１と第４象限面（Ｃ，Ｄ）で受光した各光量の和（Ｌｃ＋Ｌｄ）から第２と第３象限面（Ａ，Ｂ）で受光した各光量の和（Ｌａ＋Ｌｂ）を引いた値を第１から第４象限面（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）で受光した各光量の総光量（Ｌａ＋Ｌｂ＋Ｌｃ＋Ｌｄ）で除した値で定義され、以下の式（３）で表現できる。レーザ光のｙ方向の重心Ｇ２ｙは、位置計測センサ２１４の第３と第４象限面（Ｂ，Ｄ）で受光した各光量の和（Ｌｂ＋Ｌｄ）から第１と第２象限面（Ｃ，Ａ）で受光した各光量の和（Ｌａ＋Ｌｃ）を引いた値を第１から第４象限面（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）で受光した各光量の総光量（Ｌａ＋Ｌｂ＋Ｌｃ＋Ｌｄ）で除した値で定義され、以下の式（４）で表現できる。
（３） Ｇ２ｘ＝｛（Ｌｃ＋Ｌｄ）－（Ｌａ＋Ｌｂ）｝／（Ｌａ＋Ｌｂ＋Ｌｃ＋Ｌｄ）
（４） Ｇ２ｙ＝｛（Ｌｂ＋Ｌｄ）－（Ｌａ＋Ｌｃ）｝／（Ｌａ＋Ｌｂ＋Ｌｃ＋Ｌｄ）

【0045】

そして、光軸調整回路１３６は、ミラー２制御回路１２２を制御して、駆動機構２２４にミラー２０４の反射面の角度を移動させる。具体的には、Ｇ２ｘ＝０及びＧ２ｙ＝０になるようにミラー２０４の反射面の角度を設定する。

【0046】

これにより、図７に示すように、主となるレーザ光２０とノイズ成分光１０の合成光の重心を光軸に合わせるができる。かかる動作により、レーザ光２０の軌道を位置計測センサ２１２，２１４の受光範囲内に合わせることができる。しかしながら、このままでは、上述したように、レーザ光２０の重心が光軸からずれた状態になってしまう。

【0047】

そこで、実施の形態１では、ノイズ成分光１０を除いた状態で、主となるレーザ光２０の重心位置を算出する。以下、具体的に説明する。

【0048】

絞り１，２光路搬入工程（Ｓ１０４）として、光路上、位置計測センサ２１２の手前であって位置計測センサ２１２との間に構造物を挟まない位置に絞り２３２を搬送する。同様に、光路上、位置計測センサ２１４の手前であって位置計測センサ２１４との間に構造物を挟まない位置に絞り２３４を搬送する。具体的には、以下のように動作する。絞り１駆動制御回路１２８は、駆動機構２４２を制御して、駆動機構２４２により絞り２３２を光路上に移動させる。同様に、絞り２駆動制御回路１２９は、駆動機構２４４を制御して、駆動機構２４４により絞り２３４を光路上に移動させる。

【0049】

図８は、実施の形態１における絞りと位置計測センサとの位置関係を示す図である。図８の例では、位置計測センサ２１２，２１４として、共に、例えば、４分割センサを用いた場合を示している。

【0050】

位置計測センサ２１２が分割センサである場合に、絞り２３２は、光路上において、絞り２３２の開口部５０の中心と位置計測センサ２１２の第１から第４象限の４つの面の中心とが一致するように配置される。位置計測センサ２１２が２次元ＰＳＤである場合、レーザ光をミラー２０４の反射面の中心に入射させた場合のレーザ光の重心位置の２次元ＰＳＤの受光位置を予め計測しておき、絞り２３２は、光路上において、絞り２３２の開口部の中心とかかる位置とが一致するように配置される。言い換えれば、絞り２３２の開口部の中心が光軸と一致するように配置される。また、絞り２３２は、開口部５０以外からレーザ光が位置計測センサ２１２に入射しないサイズで形成される。図８の例では、絞り２３２は、遮光部分が例えば矩形に形成される場合を示している。但しこれに限るものではない。遮光部分が矩形以外の形状であっても構わない。例えば円形であっても構わない。

【0051】

また、位置計測センサ２１４が分割センサである場合に、絞り２３４は、光路上において、絞り２３４の開口部５０の中心と位置計測センサ２１４の第１から第４象限の４つの面の中心とが一致するように配置される。位置計測センサ２１４が２次元ＰＳＤである場合、レーザ光を照明光学系１７０のレンズ中心に入射させた場合のレーザ光の重心位置の２次元ＰＳＤの受光位置を予め計測しておき、絞り２３４は、光路上において、絞り２３４の開口部の中心とかかる位置とが一致するように配置される。言い換えれば、絞り２３４の開口部の中心が光軸と一致するように配置される。また、絞り２３４は、開口部５０以外からレーザ光が位置計測センサ２１４に入射しないサイズで形成される。図８の例では、絞り２３４は、遮光部分が例えば矩形に形成される場合を示している。但しこれに限るものではない。遮光部分が矩形以外の形状であっても構わない。例えば円形であっても構わない。

【0052】

絞り径設定工程（Ｓ１０４）として、絞り１径制御回路１３０は、絞り２３２の開口部５０の開口径を設定する。同様に、絞り２径制御回路１３１は、絞り２３４の開口部５０の開口径を設定する。

【0053】

図９は、実施の形態１における絞りの開口径の調整の仕方の一例を説明するための図である。絞り２３２，２３４は、開口部５０の開口径を可変する調整機構５２を有する。図９の例では、調整機構５２が所定の円周方向（例えば右回り）に駆動すると開口径が大きくなり、反対方向（例えば左回り）に駆動すると開口径が小さくなる。レーザ光を撮像した画像から得られるビーム径に応じて、絞り２３２，２３４の開口径は調整される。具体的には、ノイズ成分光１０を除いた主となるレーザ光５０のビーム範囲のサイズに設定されると好適である。図７に示すように、主となるレーザ光５０のビーム形状が楕円形である場合、レーザ光５０の短径以下に絞り２３２，２３４の開口径が調整されると好適である。これにより、レーザ光５０の重心位置が開口部５０の中心に位置する場合に、レーザ光５０とノイズ成分光１０との両方が絞り２３２，２３４を通過することを排除できる。

【0054】

図１０は、実施の形態１におけるレーザ光の光強度分布と絞りとの位置関係の一例を示す図である。
図１１は、実施の形態１におけるレーザ光の光強度分布と絞りとの位置関係の他の一例を示す図である。
図１２は、実施の形態１におけるレーザ光の光強度分布と絞りとの位置関係の他の一例を示す図である。
図１０の例では、ノイズ成分光１０の強度のピーク付近の位置が位置計測センサ２１２のセンサ中心（絞り２３２の開口部の中心）に位置する場合を示している。よって、位置計測センサ２１２には、主にノイズ成分光１０の光量と主たるレーザ光２０の一部の光量が位置計測センサ２１２によって受光される。図１１の例では、主たるレーザ光２０の強度が減衰し、ほぼゼロになる位置が位置計測センサ２１２のセンサ中心（絞り２３２の開口部の中心）に位置する場合を示している。よって、位置計測センサ２１２には、主たるレーザ光２０の一部の光量が位置計測センサ２１２によって受光される。
これに対して、図１２の例では、主たるレーザ光２０の強度のピーク位置が位置計測センサ２１２のセンサ中心（絞り２３２の開口部の中心）に位置する場合を示している。位置計測センサ２１２には、ノイズ成分光１０を除いた主たるレーザ光２０の大部分の光量が位置計測センサ２１２によって受光される。ノイズ成分光１０の光量は、主たるレーザ光２０の光量に比べて少ない。よって、図１０の例および図１１の例で示す位置ではなく、図１２の例に示すように、主たるレーザ光２０の強度のピーク位置が位置計測センサ２１２のセンサ中心（絞り２３２の開口部の中心）に位置する場合に最大光量が得られる。

【0055】

よって、ミラー２０２のｘ軸の角度をｘ軸の角度を可変にした場合に最大光量が得られる角度に設定する。また、ミラー２０２のｙ軸の角度をｙ軸の角度を可変にした場合に最大光量が得られる角度に設定する。これにより、ノイズ成分光１０を除いた主たるレーザ光２０の重心位置を位置計測センサ２１２のセンサ中心に合わせることができる。

【0056】

そこで、絞り２３２が光路上に配置された状態で、ミラー２０２の反射面の角度を可変に変えながら、光源１０３から発生するレーザ光をミラー２０２で反射し、ミラー２０２で反射されたレーザ光をハーフミラー２３０で分割し、ハーフミラー２３０で分割されたレーザ光の一方の少なくとも一部を絞り２３２を介して位置計測センサ２１２で受光する。
そして、ミラー２０２の反射面の角度を可変に変えた位置毎に、絞り２３２が光路上に配置された状態で位置計測センサ２１２で受光された光量を計測する。具体的には、以下のように動作する。

【0057】

まず、ミラー１のｘ軸仮設定工程（Ｓ１１０）として、ミラー１制御回路１２１による制御の下、駆動機構２２２は、ミラー２０２のｘ軸の角度（位置）を仮設定する。例えば、重心合わせ工程（Ｓ１０２）で設定されたｘ軸の角度を中心に前後に複数の角度を設定する。そして、そのうちの１つの角度に仮設定する。例えば、設定された複数の角度のうち、最小の角度に仮設定する。そして、順に大きい角度に仮設定し直すと良い。ミラー２０２のｙ軸の角度、及びミラー２０４のｘ軸及びｙ軸の角度は、例えば、重心合わせ工程（Ｓ１０２）で設定された角度をそのまま用いれば良い。

【0058】

そして、センサ１の総光量計測工程（Ｓ１１２）として、絞り２３２が光路上に配置された状態で、位置計測センサ２１２は、ｘ軸の角度が仮設定されたミラー２０２で反射され、ハーフミラー２３０で分割されたレーザ光の一方の少なくとも一部を絞り２３２を介して受光する。具体的には、レーザ光源１０３から発生したレーザ光は、ミラー２０２で反射され、続いてミラー２０４で反射され、ハーフミラー２３０で分割されたレーザ光の一方のうちハーフミラー２３１で分岐されたレーザ光の一部の光線が絞り２３２を介して位置計測センサ２１２で受光される。
そして、総光量演算回路１４２は、位置計測センサ２１２にて受光されるレーザ光の総光量を算出する。位置計測センサ２１２が４分割センサの場合、総光量は、以下の式（５）で算出できる。これにより、位置計測センサ２１２（センサ１）の総光量Ｉ１が計測できる。
（５） Ｉ１＝Ｌａ＋Ｌｂ＋Ｌｃ＋Ｌｄ

【0059】

そして、判定工程（Ｓ１１４）として、判定回路１４４は、ｘ軸の角度を可変にした場合に現在仮設定されたｘ軸の角度において算出された位置計測センサ２１２（センサ１）の総光量Ｉ１が他のｘ軸の角度に仮設定される場合と比較して、最大光量かどうかを判定する。例えば、続けて複数回総光量が増えた後に減った場合には前回の仮設定されたｘ軸の角度において最大光量であったと判定すればよい。例えば続けて２回以上光量が増えた後に減った場合には前回の仮設定されたｘ軸の角度において最大光量であったと判定すればよい。よって、１回目の判定では最大光量ではないと判定すればよい。位置計測センサ２１２（センサ１）の総光量Ｉ１が、最大光量ではない場合、ミラー１のｘ軸仮設定工程（Ｓ１１０）に戻り、位置計測センサ２１２（センサ１）の総光量Ｉ１が、最大光量になるまで、ミラー１のｘ軸仮設定工程（Ｓ１１０）から判定工程（Ｓ１１４）を繰り返す。或いは、設定された複数の角度について順にすべて仮設定して、それぞれにおける総光量Ｉ１を算出し、その中から最大光量となる角度を判定しても良い。

【0060】

ミラー１のｘ軸設定工程（Ｓ１１６）として、ミラー１制御回路１２１は、絞り２３２が光路上に配置された場合に位置計測センサ２１２にて最大光量が受光されるｘ軸の角度（位置）にミラー２０２の反射面のｘ軸の角度（位置）を設定する。そして、ミラー１制御回路１２１による制御のもと駆動機構２２２は、絞り２３２が光路上に配置された場合に位置計測センサ２１２にて最大光量が受光されるｘ軸の角度（位置）にミラー２０２の反射面のｘ軸の角度（位置）を調整する。

【0061】

次に、ミラー２０２のｙ軸の角度について、ｘ軸の角度と同様に設定する。以下、具体的に説明する。

【0062】

ミラー１のｙ軸仮設定工程（Ｓ１２０）として、ミラー１制御回路１２１による制御の下、駆動機構２２２は、ミラー２０２のｙ軸の角度（位置）を仮設定する。例えば、重心合わせ工程（Ｓ１０２）で設定されたｙ軸の角度を中心に前後に複数の角度を設定する。そして、そのうちの１つの角度に仮設定する。例えば、設定された複数の角度のうち、最小の角度に仮設定する。そして、順に大きい角度に仮設定し直すと良い。ミラー２０４のｘ軸及びｙ軸の角度は、例えば、重心合わせ工程（Ｓ１０２）で設定された角度をそのまま用いれば良い。ミラー２０２のｘ軸の角度は既に設定されている。

【0063】

センサ１の総光量計測工程（Ｓ１２２）として、絞り２３２が光路上に配置された状態で、位置計測センサ２１２は、ｙ軸の角度が仮設定されたミラー２０２で反射され、ハーフミラー２３０で分割されたレーザ光の一方の少なくとも一部を絞り２３２を介して受光する。具体的には、レーザ光源１０３から発生したレーザ光は、ミラー２０２で反射され、続いてミラー２０４で反射され、ハーフミラー２３０で分割されたレーザ光の一方のうちハーフミラー２３１で分岐されたレーザ光の一部の光線が絞り２３２を介して位置計測センサ２１２で受光される。
そして、総光量演算回路１４２は、位置計測センサ２１２にて受光されるレーザ光の総光量を算出する。位置計測センサ２１２が４分割センサの場合、総光量は、式（５）で算出できる。

【0064】

判定工程（Ｓ１２４）として、判定回路１４４は、ｙ軸の角度を可変にした場合に現在仮設定されたｙ軸の角度において算出された位置計測センサ２１２（センサ１）の総光量Ｉ１が他のｙ軸の角度に仮設定される場合と比較して、最大光量かどうかを判定する。位置計測センサ２１２（センサ１）の総光量Ｉ１が、最大光量ではない場合、ミラー１のｙ軸仮設定工程（Ｓ１２０）に戻り、位置計測センサ２１２（センサ１）の総光量Ｉ１が、最大光量になるまで、ミラー１のｙ軸仮設定工程（Ｓ１２０）から判定工程（Ｓ１２４）を繰り返す。或いは、設定された複数の角度について順にすべて仮設定して、それぞれにおける総光量Ｉ１を算出し、その中から最大光量となる角度を判定しても良い。

【0065】

ミラー１のｙ軸設定工程（Ｓ１２６）として、ミラー１制御回路１２１は、絞り２３２が光路上に配置された場合に位置計測センサ２１２にて最大光量が受光されるｙ軸の角度（位置）にミラー２０２の反射面のｙ軸の角度（位置）を設定する。そして、ミラー１制御回路１２１による制御のもと駆動機構２２２は、絞り２３２が光路上に配置された場合に位置計測センサ２１２にて最大光量が受光されるｙ軸の角度（位置）にミラー２０２の反射面のｙ軸の角度（位置）を調整する。

【0066】

次に、ミラー２０２の角度設定と同様、ミラー２０４のｘ軸の角度をｘ軸の角度を可変にした場合に最大光量が得られる角度に設定する。また、ミラー２０４のｙ軸の角度をｙ軸の角度を可変にした場合に最大光量が得られる角度に設定する。これにより、ノイズ成分光１０を除いた主たるレーザ光２０の重心位置を位置計測センサ２１４のセンサ中心に合わせることができる。

【0067】

そこで、絞り２３４が光路上に配置された状態で、ミラー２０４の反射面の角度を可変に変えながら、光源１０３から発生するレーザ光をミラー２０２で反射し、ミラー２０４で反射されたレーザ光をハーフミラー２３０で分割し、ハーフミラー２３０で分割されたレーザ光の一方の残部を絞り２３４を介して位置計測センサ２１４で受光する。
そして、ミラー２０４の反射面の角度を可変に変えた位置毎に、絞り２３４が光路上に配置された状態で位置計測センサ２１４で受光された光量を計測する。具体的には、以下のように動作する。

【0068】

ミラー２のｘ軸仮設定工程（Ｓ１３０）として、ミラー２制御回路１２２による制御の下、駆動機構２２４は、ミラー２０４のｘ軸の角度（位置）を仮設定する。例えば、重心合わせ工程（Ｓ１０２）で設定されたｘ軸の角度を中心に前後に複数の角度を設定する。そして、そのうちの１つの角度に仮設定する。例えば、設定された複数の角度のうち、最小の角度に仮設定する。そして、順に大きい角度に仮設定し直すと良い。ミラー２０４のｙ軸の角度は、例えば、重心合わせ工程（Ｓ１０２）で設定された角度をそのまま用いれば良い。ミラー２０２のｘ軸とｙ軸の角度は既に設定されている。

【0069】

センサ２の総光量計測工程（Ｓ１３２）として、絞り２３４が光路上に配置された状態で、位置計測センサ２１４は、ｘ軸の角度が仮設定されたミラー２０４で反射され、ハーフミラー２３０で分割されたレーザ光の一方の少なくとも一部を絞り２３４を介して受光する。具体的には、レーザ光源１０３から発生したレーザ光は、ミラー２０２で反射され、続いてミラー２０４で反射され、ハーフミラー２３０で分割されたレーザ光の一方のうちハーフミラー２３１を通過し、ミラー２３３で反射されたレーザ光の残部の光線が絞り２３４を介して位置計測センサ２１４で受光される。
そして、総光量演算回路１４３は、位置計測センサ２１４にて受光されるレーザ光の総光量を算出する。位置計測センサ２１４が４分割センサの場合、総光量は、式（５）のＩ１をＩ２と読み替えた上で算出できる。

【0070】

判定工程（Ｓ１３４）として、判定回路１４４は、ｘ軸の角度を可変にした場合に現在仮設定されたｘ軸の角度において算出された位置計測センサ２１４（センサ２）の総光量Ｉ２が他のｘ軸の角度に仮設定される場合と比較して、最大光量かどうかを判定する。位置計測センサ２１４（センサ２）の総光量Ｉ２が、最大光量ではない場合、ミラー２のｘ軸仮設定工程（Ｓ１３０）に戻り、位置計測センサ２１４（センサ２）の総光量Ｉ２が、最大光量になるまで、ミラー２のｘ軸仮設定工程（Ｓ１３０）から判定工程（Ｓ１３４）を繰り返す。或いは、設定された複数の角度について順にすべて仮設定して、それぞれにおける総光量Ｉ２を算出し、その中から最大光量となる角度を判定しても良い。

【0071】

ミラー２のｘ軸設定工程（Ｓ１３６）として、ミラー２制御回路１２２は、絞り２３４が光路上に配置された場合に位置計測センサ２１４にて最大光量が受光されるｘ軸の角度（位置）にミラー２０４の反射面のｘ軸の角度（位置）を設定する。そして、ミラー２制御回路１２２による制御のもと駆動機構２２４は、絞り２３４が光路上に配置された場合に位置計測センサ２１４にて最大光量が受光されるｘ軸の角度（位置）にミラー２０４の反射面のｘ軸の角度（位置）を調整する。

【0072】

次に、ミラー２０４のｙ軸の角度について、ｘ軸の角度と同様に設定する。以下、具体的に説明する。

【0073】

ミラー２のｙ軸仮設定工程（Ｓ１４０）として、ミラー２制御回路１２２による制御の下、駆動機構２２４は、ミラー２０４のｙ軸の角度（位置）を仮設定する。例えば、重心合わせ工程（Ｓ１０２）で設定されたｙ軸の角度を中心に前後に複数の角度を設定する。そして、そのうちの１つの角度に仮設定する。例えば、設定された複数の角度のうち、最小の角度に仮設定する。そして、順に大きい角度に仮設定し直すと良い。ミラー２０２のｘ軸とｙ軸の角度、及びミラー２０４のｘ軸の角度は既に設定されている。

【0074】

センサ２の総光量計測工程（Ｓ１４２）として、絞り２３４が光路上に配置された状態で、位置計測センサ２１４は、ｙ軸の角度が仮設定されたミラー２０４で反射され、ハーフミラー２３０で分割されたレーザ光の一方の少なくとも一部を絞り２３４を介して受光する。具体的には、レーザ光源１０３から発生したレーザ光は、ミラー２０２で反射され、続いてミラー２０４で反射され、ハーフミラー２３０で分割されたレーザ光の一方のうちハーフミラー２３１を通過し、ミラー２３３で反射されたレーザ光の残部の光線が絞り２３４を介して位置計測センサ２１４で受光される。
そして、総光量演算回路１４３は、位置計測センサ２１４にて受光されるレーザ光の総光量を算出する。位置計測センサ２１４が４分割センサの場合、総光量は、式（５）のＩ１をＩ２と読み替えた上で算出できる。

【0075】

判定工程（Ｓ１４４）として、判定回路１４４は、ｙ軸の角度を可変にした場合に現在仮設定されたｙ軸の角度において算出された位置計測センサ２１４（センサ２）の総光量Ｉ２が他のｙ軸の角度に仮設定される場合と比較して、最大光量かどうかを判定する。位置計測センサ２１４（センサ２）の総光量Ｉ２が、最大光量ではない場合、ミラー２のｙ軸仮設定工程（Ｓ１４０）に戻り、位置計測センサ２１４（センサ２）の総光量Ｉ２が、最大光量になるまで、ミラー２のｙ軸仮設定工程（Ｓ１４０）から判定工程（Ｓ１４４）を繰り返す。或いは、設定された複数の角度について順にすべて仮設定して、それぞれにおける総光量Ｉ２を算出し、その中から最大光量となる角度を判定しても良い。

【0076】

ミラー２のｙ軸設定工程（Ｓ１４６）として、ミラー２制御回路１２２は、絞り２３４が光路上に配置された場合に位置計測センサ２１４にて最大光量が受光されるｙ軸の角度（位置）にミラー２０４の反射面のｙ軸の角度（位置）を設定する。そして、ミラー２制御回路１２２による制御のもと駆動機構２２４は、絞り２３４が光路上に配置された場合に位置計測センサ２１４にて最大光量が受光されるｙ軸の角度（位置）にミラー２０４の反射面のｙ軸の角度（位置）を調整する。

【0077】

以上により、ノイズ成分光１０を除いたレーザ光２０の重心位置が位置計測センサ２１２，２１４のセンサ中心にくるミラー２０２，２０４の角度の設定ができる。

【0078】

絞り１，２光路から搬出工程（Ｓ１５０）として、絞り２３２を光路外に搬出する。同様に、絞り２３４を光路外に搬出する。具体的には、以下のように動作する。絞り１駆動制御回路１２８は、駆動機構２４２を制御して、駆動機構２４２により絞り２３２を光路外に移動させる。同様に、絞り２駆動制御回路１２９は、駆動機構２４４を制御して、駆動機構２４４により絞り２３４を光路外に移動させる。

【0079】

重心位置計測工程（Ｓ１５２）として、重心演算回路１３２（第１の重心位置演算回路）は、絞り２３２が光路上に配置された場合に位置計測センサ２１２にて最大光量が受光される位置にミラー２０２の反射面の角度が調整された状態、かつ絞り２３２が光路外に配置された状態で、位置計測センサ２１２により受光されるレーザ光の一方の少なくとも一部の重心位置（Ｇ１ｄｘ、Ｇ１ｄｙ）（第１の重心位置）を演算する。
同様に、重心演算回路１３４（第２の重心位置演算回路）は、絞り２３４が光路上に配置された場合に位置計測センサ２１４にて最大光量が受光される位置にミラー２０４の反射面の角度が調整された状態、かつ絞り２３４が光路外に配置された状態で、位置計測センサ２１４により受光されるレーザ光の一方の他の一部（残部）の重心位置（Ｇ２ｄｘ、Ｇ２ｄｙ）（第２の重心位置）を演算する。具体的には、以下のように動作する。

【0080】

ミラー２０２，２０４の反射面の角度が調整された状態で、レーザ光源１０３から発生したレーザ光は、ミラー２０２で反射され、続いてミラー２０４で反射され、ハーフミラー２３０で分割されたレーザ光の一方のうちハーフミラー２３１で分岐されたレーザ光の一部の光線が位置計測センサ２１２で受光される。そして、ハーフミラー２３１を通過し、ミラー２３３で反射されたレーザ光の残部の光線が位置計測センサ２１４で受光される。

【0081】

そして、位置計測センサ２１２で受光されたレーザ光のｘ方向の重心Ｇ１ｄｘとｙ方向の重心Ｇ１ｄｙを演算する。レーザ光のｘ方向の重心Ｇ１ｄｘは、位置計測センサ２１２の第１と第４象限面（Ｃ，Ｄ）で受光した各光量の和（Ｌｃ＋Ｌｄ）から第２と第３象限面（Ａ，Ｂ）で受光した各光量の和（Ｌａ＋Ｌｂ）を引いた値を第１から第４象限面（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）で受光した各光量の総光量（Ｌａ＋Ｌｂ＋Ｌｃ＋Ｌｄ）で除した値で定義され、以下の式（６）で表現できる。レーザ光のｙ方向の重心Ｇ１ｄｙは、位置計測センサ２１２の第３と第４象限面（Ｂ，Ｄ）で受光した各光量の和（Ｌｂ＋Ｌｄ）から第１と第２象限面（Ｃ，Ａ）で受光した各光量の和（Ｌａ＋Ｌｃ）を引いた値を第１から第４象限面（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）で受光した各光量の総光量（Ｌａ＋Ｌｂ＋Ｌｃ＋Ｌｄ）で除した値で定義され、以下の式（７）で表現できる。
（６） Ｇ１ｄｘ＝｛（Ｌｃ＋Ｌｄ）－（Ｌａ＋Ｌｂ）｝／（Ｌａ＋Ｌｂ＋Ｌｃ＋Ｌｄ）
（７） Ｇ１ｄｙ＝｛（Ｌｂ＋Ｌｄ）－（Ｌａ＋Ｌｃ）｝／（Ｌａ＋Ｌｂ＋Ｌｃ＋Ｌｄ）

【0082】

同様に、位置計測センサ２１４で受光されたレーザ光のｘ方向の重心Ｇ２ｄｘとｙ方向の重心Ｇ２ｄｙを演算する。レーザ光のｘ方向の重心Ｇ２ｄｘは、位置計測センサ２１４の第１と第４象限面（Ｃ，Ｄ）で受光した各光量の和（Ｌｃ＋Ｌｄ）から第２と第３象限面（Ａ，Ｂ）で受光した各光量の和（Ｌａ＋Ｌｂ）を引いた値を第１から第４象限面（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）で受光した各光量の総光量（Ｌａ＋Ｌｂ＋Ｌｃ＋Ｌｄ）で除した値で定義され、以下の式（８）で表現できる。レーザ光のｙ方向の重心Ｇ２ｄｙは、位置計測センサ２１４の第３と第４象限面（Ｂ，Ｄ）で受光した各光量の和（Ｌｂ＋Ｌｄ）から第１と第２象限面（Ｃ，Ａ）で受光した各光量の和（Ｌａ＋Ｌｃ）を引いた値を第１から第４象限面（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）で受光した各光量の総光量（Ｌａ＋Ｌｂ＋Ｌｃ＋Ｌｄ）で除した値で定義され、以下の式（９）で表現できる。
（８） Ｇ２ｄｘ＝｛（Ｌｃ＋Ｌｄ）－（Ｌａ＋Ｌｂ）｝／（Ｌａ＋Ｌｂ＋Ｌｃ＋Ｌｄ）
（９） Ｇ２ｄｙ＝｛（Ｌｂ＋Ｌｄ）－（Ｌａ＋Ｌｃ）｝／（Ｌａ＋Ｌｂ＋Ｌｃ＋Ｌｄ）

【0083】

重心目標値設定工程（Ｓ１５４）として、重心目標設定回路１３５は、算出された重心位置（Ｇ１ｄｘ、Ｇ１ｄｙ）をミラー２０２の角度調整用の目標値に設定する。同様に、算出された重心位置（Ｇ２ｄｘ、Ｇ２ｄｙ）をミラー２０４の角度調整用の目標値に設定する。

【0084】

図１３は、実施の形態１におけるレーザ光の受光位置と重心目標との一例を示す図である。設定されたミラー２０２，２０４の角度によって、ノイズ成分光１０を除いた主たるレーザ光２０の重心位置が位置計測センサ２１２，２１４のセンサ中心に位置する。しかしながら、絞り２３２，２３４を光路外に移動させた状態では、主たるレーザ光２０とノイズ成分光１０の合成光が位置計測センサ２１２，２１４によって受光される。そのため、主たるレーザ光２０とノイズ成分光１０の合成光の重心位置は、位置計測センサ２１２，２１４のセンサ中心から外れた位置となる。実施の形態１では、ノイズ成分光１０を除いた主たるレーザ光２０の重心位置が位置計測センサ２１２，２１４のセンサ中心に位置するようにミラー２０２，２０４の角度を調整した状態で、主たるレーザ光２０とノイズ成分光１０の合成光の重心位置（Ｇ１ｄｘ、Ｇ１ｄｙ）を求め、合成光の重心位置（Ｇ１ｄｘ、Ｇ１ｄｙ）を以降のミラー２０２の調整用の目標値に設定する。同様に、ノイズ成分光１０を除いた主たるレーザ光２０の重心位置が位置計測センサ２１２，２１４のセンサ中心に位置するようにミラー２０２，２０４の角度を調整した状態で、主たるレーザ光２０とノイズ成分光１０の合成光の重心位置（Ｇ２ｄｘ、Ｇ２ｄｙ）を求め、合成光の重心位置（Ｇ２ｄｘ、Ｇ２ｄｙ）を以降のミラー２０４の調整用の目標値に設定する。

【0085】

重心目標値が設定された以降は、光軸制御工程（Ｓ１５６）として、光軸調整回路１３６の制御のもと、ミラー制御回路１２１（第１のミラー制御部）は、絞り２３２が光路外に配置された状態で、位置計測センサ２１２により受光されるレーザ光の一方の少なくとも一部の重心位置が重心位置（Ｇ１ｄｘ、Ｇ１ｄｙ）になるように、ミラー２０２の反射面の角度を制御する。
同様に、光軸調整回路１３６の制御のもと、ミラー制御回路１２２（第２のミラー制御部）は、絞り２３４が光路外に配置された状態で、位置計測センサ２１４により受光されるレーザ光の一方の他の一部の重心位置が重心位置（Ｇ２ｄｘ、Ｇ２ｄｙ）になるように、ミラー２０４の反射面の角度を制御する。

【0086】

具体的には、重心演算回路１３２は、所定のサンプリング間隔で位置計測センサ２１２により受光されるレーザ光の重心位置を算出する。同様に、重心演算回路１３４は、所定のサンプリング間隔で位置計測センサ２１４により受光されるレーザ光の重心位置を算出する。そして、光軸調整回路１３６は、例えば、ミラー制御回路１２１を制御して、駆動機構２２４にミラー２０４の反射面の角度を移動させる。或いは、例えば、ミラー制御回路１２２を制御して、駆動機構２２２にミラー２０２の反射面の角度を移動させる。或いは、例えば、ミラー制御回路１２１，１２２を制御して、駆動機構２２２，２２４にミラー２０２，２０４の反射面の角度を移動させる。

【0087】

位置計測センサ２１２，２１４が絞り２３２，２３４を介したまま受光する場合、例えば、検査中に光軸がずれた際に、何も検出できない状態が起こり得る。これでは光軸のリカバーができなくなってしまう。そこで、実施の形態１では、実際に光軸調整を行う際には、絞り２３２，２３４を光路外に外す。これにより、ビーム位置の計測に必要な信号量を確保できる。例えば、検査中に光軸がずれた際に、位置計測センサ２１２，２１４で何らかの光が受光できれば位置をリカバーできる。

【0088】

パターン検査工程（Ｓ１６０）として、光学画像取得機構１５０は、光軸制御機構１７２によって、光軸が調整されたレーザ光を用いて、被検査試料のパターンの光学画像を取得する。そして、比較回路１０８は、参照画像を入力し、光学画像と参照画像とを比較する。以下、具体的に説明する。

【0089】

検査開始前に、まず、オートローダ制御回路１１３により制御されたオートローダ１３０により、パターン形成された被検査試料となるフォトマスク１０１は、ＸＹθ各軸のモータによって水平方向及び回転方向に移動可能に設けられたＸＹθテーブル１０２上にロードされ、そして、ＸＹθテーブル１０２上に載置される。また、フォトマスク１０１のパターン形成時に用いた設計パターンの情報（設計パターンデータ）は、装置外部からパターン検査装置１００に入力され、記憶装置（記憶部）の一例である磁気ディスク装置１０９に記憶される。

【0090】

ＸＹθテーブル１０２は、制御計算機１１０の制御の下にテーブル制御回路１１４により駆動される。Ｘ方向、Ｙ方向、θ方向に駆動する３軸（Ｘ－Ｙ－θ）モータの様な駆動系によって移動可能となっている。これらの、Ｘモータ、Ｙモータ、θモータは、例えばステップモータを用いることができる。そして、ＸＹθテーブル１０２の移動位置はレーザ測長システム１２２により測定され、位置回路１０７に供給される。また、ＸＹθテーブル１０２上のフォトマスク１０１はオートローダ制御回路１１３により駆動されるオートローダ１３０から自動的に搬送され、検査終了後に自動的に排出されるものとなっている。また、拡大光学系１０４は、例えば圧電変換素子等によって駆動され、フォトダイオードアレイ１０５へと像の焦点が合わされる。

【0091】

図１４は、実施の形態１における光学画像の取得手順を説明するための図である。被検査領域は、図１４に示すように、例えばＹ方向に向かって、スキャン幅Ｗの短冊状の複数の検査ストライプに仮想的に分割される。そして、更にその分割された各検査ストライプが連続的に走査されるようにＸＹθテーブル１０２の動作が制御され、Ｘ方向に移動しながら光学画像が取得される。フォトダイオードアレイ１０５では、図１４に示されるようなスキャン幅Ｗの画像を連続的に入力する。そして、第１の検査ストライプにおける画像を取得した後、第２の検査ストライプにおける画像を今度は逆方向に移動しながら同様にスキャン幅Ｗの画像を連続的に入力する。そして、第３の検査ストライプにおける画像を取得する場合には、第２の検査ストライプにおける画像を取得する方向とは逆方向、すなわち、第１の検査ストライプにおける画像を取得した方向に移動しながら画像を取得する。このように、連続的に画像を取得していくことで、無駄な処理時間を短縮することができる。ここでは、フォワード（ＦＷＤ）－バックワード（ＢＷＤ）手法を用いているが、これに限るものではなくフォワード（ＦＷＤ）－フォワード（ＦＷＤ）手法を用いても構わない。

【0092】

フォトマスク１０１に形成されたパターンには、ＸＹθテーブル１０２の上方に配置されている上述した光源１０３によって光が照射される。光源１０３から照射されるレーザ光２０のうち、ハーフミラー２３０で分割されたレーザ光の他方を、パターンが形成されたフォトマスク１０１（被検査試料）に照明する。具体的には、ハーフミラー２３０で分割されたレーザ光の他方を、照明光学系１７０を介してフォトマスク１０１を照射する。照明によってフォトマスク１０１を透過した光は、拡大光学系１０４を介してフォトダイオードアレイ１０５に光学像として結像し、入射する。フォトダイオードアレイ１０５上に結像されたパターンの像は、フォトダイオードアレイ１０５によって光電変換され、更にセンサ回路１０６によってＡ／Ｄ（アナログデジタル）変換される。フォトダイオードアレイ１０５には、例えばＴＤＩ（タイムディレイインテグレータ）センサのようなセンサが設置されている。以上のようにして、光学画像取得機構１５０は、被検査試料の検査ストライプ毎の光学画像データ（ストライプデータ）を取得する。

【0093】

センサ回路１０６出力された各検査ストライプの測定データ（光学画像データ）は、検査ストライプ毎に、順に、位置回路１０７から出力されたＸＹθテーブル１０２上におけるフォトマスク１０１の位置を示すデータとともに比較回路１０８に出力される。測定データは、画素毎に例えば８ビットの符号なしデータであり、各画素の明るさの階調を例えば０～２５５で表現している。これらの光源１０３、照明光学系１７０、拡大光学系１０４、フォトダイオードアレイ１０５、及びセンサ回路１０６によって高倍率の検査光学系が構成されている。

【0094】

展開回路１１１（参照画像作成部の一例）は、所定の領域毎に、磁気ディスク装置１０９から制御計算機１１０を通して設計パターンデータを読み出し、読み出されたフォトマスク１０１の設計パターンデータを２値ないしは多値のイメージデータである設計画像データ（参照画像データ）に変換（展開処理）する。所定の領域は、比較対象となる光学画像に対応する画像の領域（エリア）とすればよい。

【0095】

設計パターンデータに定義されるパターンを構成する図形は長方形や三角形を基本図形としたもので、設計パターンデータには、例えば、図形の基準位置における座標（ｘ、ｙ）、辺の長さ、長方形や三角形等の図形種を区別する識別子となる図形コードといった情報で各パターン図形の形、大きさ、位置等を定義した図形データが格納されている。

【0096】

かかる図形データが展開回路１１１に入力されると、図形ごとのデータにまで展開し、その図形データの図形形状を示す図形コード、図形寸法などを解釈する。そして、所定の量子化寸法のグリッドを単位とするマス目内に配置されるパターンとして２値ないしは多値の画像データを展開する。そして、展開された画像データ（展開画像データ）は、回路内の図示しないパターンメモリ、或いは磁気ディスク装置１０９内に格納される。言い換えれば、設計パターンデータを読み込み、検査領域を所定の寸法を単位とするマス目として仮想分割してできたマス目ごとに設計パターンにおける図形が占める占有率を演算し、ｎビットの占有率データを図示しないパターンメモリ、或いは磁気ディスク装置１０９に出力する。例えば、１つのマス目を１画素として設定すると好適である。そして、１画素に１／２^８（＝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、展開された画像データは、各画素に対して８ビットの占有率データで定義されたエリア単位の画像データとしてパターンメモリ、或いは磁気ディスク装置１０９に格納される。

【0097】

そして、参照回路１１２（参照画像作成部の他の一例）は、展開された画像データに対してデータ処理（画像処理）を行い、適切なフィルタ処理を施す。光学画像データ（測定データ）は、拡大光学系１０４の解像特性やフォトダイオードアレイ１０５のアパーチャ効果等によってフィルタが作用した状態、言い換えれば連続変化するアナログ状態にある。そのため、画像強度（濃淡値）がデジタル値の設計側のイメージデータである展開画像データにも所定のモデルに沿ったフィルタ処理を施すことにより、測定データに合わせることができる。例えば、拡大或いは縮小処理をおこなうリサイズ処理、コーナー丸め処理、或いはぼかし処理といったフィルタ処理を施す。このようにして光学画像と比較する参照画像を作成する。所定の領域は、比較対象となる光学画像に対応する画像の領域（エリア）とすればよい。作成された参照画像データは比較回路１０８に出力される。

【0098】

そして、比較回路１０８（比較部）内では、ストライプ毎の光学画像データを読み出し、光学画像データを参照データと同じサイズの領域の画像となるように光学画像データを切り出す。そして、比較回路１０８は、所定の判定条件で、対応する光学画像データと参照データとを位置合わせをおこなってから画素毎に比較する。かかる検査手法は、ダイーツーデータベース検査である。そして、比較結果が出力される。比較結果は、磁気ディスク装置１０９、磁気テープ装置１１５、フレキシブルディスク装置（ＦＤ）１１６、ＣＲＴ１１７、パターンモニタ１１８、或いはプリンタ１１９より出力されればよい。

【0099】

或いは、同一の設計パターンで描画された複数のパターン領域（被検査領域）が形成されているフォトマスク１０１を用いて、ダイーツーダイ検査を行なっても良い。かかる場合、例えば２つのパターン領域を合わせた全体が複数の検査ストライプに仮想分割される。そして、光学画像取得機構１５０によって、検査ストライプ毎に光学画像データ（測定データ）が取得される。そのため、１つの検査ストライプの測定データには、２つのパターン領域の両方の画像が含まれている。そして、２つの領域の一方の画像を検査対象画像とし、他方を参照画像として、ダイーツーダイ検査を行なっても良い。

【0100】

なお、光軸制御工程（Ｓ１５６）は、パターン検査工程を開始した後も、パターン検査工程と並行してリアルタイムで実施する。

【0101】

以上のように実施の形態１によれば、ノイズ成分光が存在する場合であっても、使用したい本来のレーザ光の光軸調整をより高精度に行うことができる。よって、かかる光軸が調整されたレーザ光を照明光として用いてパターン検査を行うことで高精度な検査ができる。

【0102】

実施の形態２．
実施の形態１では、複数のミラー２０２，２０４でレーザ光の光軸を調整する構成について説明したが、これに限るものではない。１つのミラーでレーザ光の光軸を調整しても良い。光源１０３から発生するレーザ光の光軸のずれ量が小さい場合、１枚のミラーで光軸調整でき得る。

【0103】

また、実施の形態２における検査装置１００のうち、光軸制御機構１７２以外の構成は、図２と同様である。また、以下、特に説明しない内容は、実施の形態１と同様である。

【0104】

図１５は、実施の形態２における光軸調整機構の構成の一部を示す図である。図１５において、光軸制御機構１７２は、ミラー２０２、ハーフミラー２３０、絞り２３２、及び位置計測センサ２１２を備えている。なお、ミラー２０２の反射面の角度を移動させる駆動回路２２２，絞り２３２を光路上と光路外との間で移動させる駆動機構２４２、および光軸制御機構１７２を制御する各回路の図示は省略している。光軸制御機構１７２を制御する各回路として、図１で示した、ミラー制御回路１２１、測定回路１２４、記憶装置の一例となる磁気ディスク装置１４０、絞り１駆動制御回路１２８、絞り１径制御回路１３０、重心演算回路１３２、重心目標設定回路１３５、光軸調整回路１３６、総光量演算回路１４２、及び判定回路１４４を有する。

【0105】

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、データ伝送路となるバス１２０を介して、位置回路１０７、比較回路１０８、展開回路１１１、参照回路１１２、オートローダ制御回路１１３、テーブル制御回路１１４、記憶装置の一例となる磁気ディスク装置１０９、磁気テープ装置１１５、フレキシブルディスク装置（ＦＤ）１１６、ＣＲＴ１１７、パターンモニタ１１８、プリンタ１１９、ミラー制御回路１２１、測定回路１２４、記憶装置の一例となる磁気ディスク装置１４０、絞り１駆動制御回路１２８、絞り１径制御回路１３０、重心演算回路１３２、重心目標設定回路１３５、光軸調整回路１３６、総光量演算回路１４２、及び判定回路１４４に接続されている。

【0106】

また、実施の形態２における位置計測センサ２１２の入射面は、ハーフミラー２３０で分割されたレーザ光の他方をパターンが形成された被検査試料１０１に照明する照明光学系１７０への入射面と共役な関係となる位置に配置される。位置計測センサ２１２は、レーザ光の一方の一部を受光し、受光されたレーザ光の一方の一部の位置を計測する。具体的には、レーザ光源１０３から発生したレーザ光は、ミラー２０２で反射される。反射されたレーザ光は、ハーフミラー２３０で分割され、分割された一部の光線が位置計測センサ２１２で受光される。分割された残りが照明光学系１７０へと入射される。

【0107】

また、位置計測センサ２１２として、上述したように、例えば、受光する光を第１から第４象限の４つの面で独立に受光する４分割面以上の複数の面を有する分割センサと、２次元ＰＳＤ（位置検出素子）と、のうち一方が用いられる。分割センサとして、例えば、４分割センサを用いると好適である。

【0108】

また、ミラー２０２（第１のミラー）は、反射面の角度を変更可能に構成され、レーザ光源１０３から発生するレーザ光を反射して、レーザ光の光軸を調整する。具体的には、ミラー２０２の反射面は、サーボモータ等を用いた駆動機構２２２によって例えば２軸方向に移動させられるように構成される。実施の形態２では、ミラー２０２の反射面の角度を制御することで、照明光学系１７０に入射するレーザ光の光軸がずれないように調整する。

【0109】

また、絞り２３２（第１の絞り）は、駆動回路２４２（第１の駆動機構）によって光路上と光路外との間で移動させられる。絞り２３２は、光路上に配置される場合に、位置計測センサ２１２の手前であって位置計測センサ２１２との間に構造物を挟まない位置に配置され、レーザ光の一方の他の一部を受光する。具体的には、ハーフミラー２３０で分割されたレーザ光の一部の光線が絞り２３２で受光される。

【0110】

また、実施の形態２における検査方法の要部工程は、図５及び図６のうち、ミラー２のｘ軸仮設定工程（Ｓ１３０）と、センサ２の総光量計測工程（Ｓ１３２）と、判定工程（Ｓ１３４）と、ミラー２のｘ軸設定工程（Ｓ１３６）と、ミラー２のｙ軸仮設定工程（Ｓ１４０）と、センサ２の総光量計測工程（Ｓ１４２）と、判定工程（Ｓ１４４）と、ミラー２のｙ軸設定工程（Ｓ１４６）と、を除いたそれ以外の各工程を実施する。

【0111】

重心合わせ工程（Ｓ１０２）の内容は実施の形態１と同様である。但し、光軸調整用のミラー２０２が１つなので、ミラー２０２の重心合わせを実施する。

【0112】

絞り１，２光路搬入工程（Ｓ１０４）の内容は実施の形態１と同様である。但し、絞り２３２が１つなので、絞り２３２の光路上への搬入を実施する。

【0113】

絞り径設定工程（Ｓ１０４）の内容は実施の形態１と同様である。但し、絞り２３２が１つなので、絞り２３２の開口径の設定を実施する。

【0114】

絞り１，２光路から搬出工程（Ｓ１５０）の内容は実施の形態１と同様である。但し、絞り２３２が１つなので、絞り２３２の光路外への搬出を実施する。

【0115】

重心位置計測工程（Ｓ１５２）の内容は実施の形態１と同様である。但し、位置計測センサ２１２が１つなので、位置計測センサ２１２で受光されるレーザ光の重心位置を計測する。よって、重心演算回路１３２（第１の重心位置演算回路）は、絞り２３２が光路上に配置された場合に位置計測センサ２１２にて最大光量が受光される位置にミラー２０２の反射面の角度が調整された状態、かつ絞り２３２が光路外に配置された状態で、位置計測センサ２１２により受光されるレーザ光の一方の少なくとも一部の重心位置（Ｇ１ｄｘ、Ｇ１ｄｙ）（第１の重心位置）を演算する。

【0116】

重心目標値設定工程（Ｓ１５４）の内容は実施の形態１と同様である。但し、ミラー２０２と位置計測センサ２１２が１つずつなので、重心目標設定回路１３５は、算出された重心位置（Ｇ１ｄｘ、Ｇ１ｄｙ）をミラー２０２の角度調整用の目標値に設定する。

【0117】

光軸制御工程（Ｓ１５６）の内容は実施の形態１と同様である。但し、ミラー２０２と位置計測センサ２１２が１つずつなので、光軸調整回路１３６の制御のもと、ミラー制御回路１２１（第１のミラー制御部）は、絞り２３２が光路外に配置された状態で、位置計測センサ２１２により受光されるレーザ光の一方の少なくとも一部の重心位置が重心位置（Ｇ１ｄｘ、Ｇ１ｄｙ）になるように、ミラー２０２の反射面の角度を制御する。

【0118】

以上のように、実施の形態２によれば、１つのミラー２０２でレーザ光の光軸調整する場合でも、ノイズ成分光１０を除いた主たるレーザ光２０の重心位置を位置計測センサ２１２のセンサ中心に合わせることができる。よって、ノイズ成分光が存在する場合であっても、使用したい本来のレーザ光の光軸調整をより高精度に行うことができる。

【0119】

以上の説明において、「～回路」と記載したものは、処理回路を有する。かかる処理回路は、例えば、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、半導体装置を含む。各「～回路」は、共通する処理回路（同じ処理回路）を用いても良いし、或いは異なる処理回路（別々の処理回路）を用いても良い。また、プログラムを用いる場合、プログラムは、磁気ディスク装置、磁気テープ装置、ＦＤ、或いはＲＯＭ（リードオンリメモリ）等の記録媒体に記録される。

【0120】

以上、具体例を参照しつつ実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、実施の形態では、透過光を用いて透過型の光学系を用いているが、反射光あるいは、透過光と反射光を同時に用いる構成としてよい。

【0121】

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。

【0122】

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光軸制御機構、パターン検査装置、及び光軸調整方法は、本発明の範囲に包含される。

【符号の説明】

【0123】

１０ ノイズ成分光
２０ レーザ光
３０，３２，３４，３６，４０，４２，４４，４６ 受光素子
１００ パターン検査装置
１０１ フォトマスク
１０２ ＸＹθテーブル
１０３ 光源
１０４ 拡大光学系
１０５ フォトダイオードアレイ
１０６ センサ回路
１０７ 位置回路
１０８ 比較回路
１０９，１４０ 磁気ディスク装置
１１０ 制御計算機
１１２ 参照回路
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
１２１，１２２ ミラー制御回路
１２４，１２６ 測定回路
１２８ 絞り１駆動制御回路
１２９ 絞り２駆動制御回路
１３０ 絞り１径制御回路
１３１ 絞り２径制御回路
１３２，１３４ 重心演算回路
１３５ 重心目標設定回路
１３６ 光軸調整回路
１４２，１４３ 総光量演算回路
１４４ 判定回路
１５０ 光学画像取得機構
１６０ 制御系回路
１７０ 照明光学系
１７２ 光軸制御機構
２０２，２０４ ミラー
２１２，２１４ 位置計測センサ
２２２，２２４ 駆動機構
２３０，２３１ ハーフミラー
２３３ ミラー
２３２，２３４ 絞り
２４２，２４４ 駆動機構

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】