【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は被検査パターンの欠陥（ショートや断線など）や異物などを検出するパターン検査方法及びその装置並びに異物検査方法及びその装置に係り、特に被検査パターンの画像を検出する一次元もしくは二次元のイメージセンサの出力を補正してコントラストの高い画像を得る方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＴＤＩ（Ｔｉｍｅ Ｄｅｌａｙ ＆ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）イメージセンサの蓄積電荷の垂直転送に係わる従来技術としては、特許文献１に記載されているように、検査対象の搬送速度をＴＤＩイメージセンサのＴＤＩ段方向への蓄積電荷の垂直転送速度に合わせて制御することにより、取得した画像データの搬送方向への歪みを防止する方法がある。
【０００３】
また、イメージセンサのシェーディング補正方法に関する従来技術としては、特許文献２に記載されているように、検出系の光学倍率を高倍に設定して取得したデータをシェーディング補正用データとして用いる方法や、特許文献３に記載されているように、シェーディング補正を行うタイミングを光源の温度に応じて制御する方法等がある。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−２３８１１３号公報
【特許文献２】
特開平９−３２６９２４号公報
【特許文献３】
特開平１０−２５７３１５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
光電変換型のイメージセンサを用いて試料を高速に撮像して画像を得る手段として、ＴＤＩイメージセンサが用いられている。ＴＤＩイメージセンサは、一次元のＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサを、この一次元イメージセンサの長手に直角な方向（以下、これをＴＤＩ段方向という）に複数並べた構成になっている。このＴＤＩイメージセンサを用いて試料を走査して撮像する場合、最初の列（段）の一次元イメージセンサで光を検出して蓄積した電荷を次の列（段）の一次元イメージセンサに転送してこの列（段）の一次元イメージセンサで蓄積した電荷に加算することを複数の列（以下、これをＴＤＩ段数という）の一次元イメージセンサに亘って行って最終の列（段）から出力する。したがって、ＴＤＩイメージセンサを検出器として用いた場合には、一次元のＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサを用いた場合に比べて、同じ走査速度の場合、単純に計算すると、ＴＤＩ段数分大きな信号を得ることができる（実際には、検出条件やセンサの感度などの条件が加わって、単純にＴＤＩ段数分大きくはならない）。
【０００６】
一方、検査速度を上げるためにＴＤＩイメージセンサで試料を走査する速度を高速化した場合には、ＴＤＩイメージセンサの各段の電荷の蓄積時間が短くなるため、蓄積される電荷量が走査速度に応じて減少してしまう。そこで、感度を確保するために、走査速度及びＴＤＩ段方向の電荷の垂直転送効率を考慮してＴＤＩ段数を増やす必要がある。
【０００７】
しかし、この場合、垂直転送効率に起因して正規の転送電荷のほかにＴＤＩ段数のべき乗に比例して前の転送電荷の転送残り分の電荷も加算されて出力されるため、走査方向に対する検出画像のにじみとして表われ、微細なパターンの画像を検出するときにコントラスト低下の要因となる。例えば、各ＴＤＩ段の転送効率が９９．９９３％（０．９９９９３）の時、ＴＤＩ段数が２５６段の場合には９８．２２４％（０．９９９９３の２５６乗）であるが、ＴＤＩ段数を１０００段に増加させた場合には９３．２３９％（０．９９９９３の１０００乗）となり、ＴＤＩ最終段での出力で転送残りが約５％増加してしまう。
【０００８】
特許文献１には、ＴＤＩイメージセンサの垂直転送速度に合わせて走査速度を制御する方法が記載されている。しかし、この方法では、必要とする走査速度が制御可能な検査対象の搬送速度の範囲を越えている場合には適用できず、問題の解決にはならない。
【０００９】
また、光電変換型のイメージセンサで撮像して試料の画像を得る構成で、複数の光学条件を設定可能な検査装置において、装置の経時変化等に応じて検出器のシェーディング補正用にセンサ出力補正データを生成する場合、従来技術の特許文献２に記載の方法では照明系の視野が検出系の倍率に係わらず同一範囲である場合には、検出系の倍率により光量分布が異なるために全ての光学条件でセンサ出力補正用データを取得する必要があり、装置操作性が劣化する問題があった。また、特許文献３に記載の方法もシェーディング補正のタイミングは最適化できるが、シェーディング補正用のデータは全ての光学条件で取得する必要があり、同様の問題があった。
【００１０】
本発明の目的は、イメージセンサの出力を調整して、コントラストの高い画像を高速に得ることを可能とする画像検出方法とその装置を提供することに有る。
【００１１】
すなわち、本発明の目的は、ＴＤＩイメージセンサを用いて画像を検出する場合において、ＴＤＩイメージセンサの垂直転送残りをなくし、コントラストの高い画像を高速に得ることを可能とする画像検出方法とその装置を提供することに有る。
【００１２】
また、本発明の目的は、ＴＤＩイメージセンサを用いて画像を検出する場合において、検出光学系の光学条件を切り替える場合に、それに対応してシェーディング補正を容易に行うことができて常にコントラストの高い画像を得ることを可能とする画像検出方法とその装置を提供することに有る。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、垂直転送残り算出部でイメージセンサのＴＤＩ段方向への電荷垂直転送部の垂直転送効率とＴＤＩ段数からＴＤＩイメージセンサの各段の垂直転送残りを算出し、イメージセンサの出力から垂直転送残り算出部で算出したＴＤＩイメージセンサの各段の垂直転送残りを減算することで垂直転送残りを除去し、イメージセンサ出力の補正を行うようにした。
【００１４】
更に、上記目的を達成するために、本発明では、複数の光学条件を任意に選択可能で、かつ、一次元もしくは二次元の光電変換イメージセンサを有し、検査対象を搭載したステージを走査するかもしくはイメージセンサを走査することにより光学的に画像を取得し、画像処理等により検査対象の欠陥等を検査する検査装置において、幾つかの光学条件（照明光学系、検出光学系、走査方向等）で取得したイメージセンサ出力補正用データと予め取得した全光学条件でのイメージセンサ出力から算出した光量分布から、各光学条件のイメージセンサ出力比を算出し、全ての光学条件のイメージセンサ出力補正データを生成し、イメージセンサ出力の補正を行うようにした。
【００１５】
これにより、本発明によれば、試料を高速に走査してもコントラストの高い画像を得ることが可能となり、高速で高感度な検査を実現することができるようになる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面を用いて説明する。
［第一の実施例］
先ず、本発明によるＴＤＩイメージセンサの出力を補正する第一の実施例として、垂直転送残りを除去してセンサ出力を補正する構成及びその方法を、図１乃至３を用いて説明する。
【００１７】
本実施例によるセンサの出力を補正するための構成は、図１に示すように、ＴＤＩイメージセンサ１とＴＤＩイメージセンサ１から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部２とを備えたＴＤＩカメラ３と、ＴＤＩカメラ３の出力からＴＤＩ段方向の垂直転送残りを算出する転送残り算出部４と、転送残り算出部４で算出した転送残りをＴＤＩカメラ３の出力から除去する転送残り除去部５と、転送残り除去部５における転送残りの算出に必要なデータの送信及びＴＤＩカメラ３による撮像時のラインレート、動作タイミング等の制御を行う制御ＣＰＵ６と、転送残り除去部５で処理されたＴＤＩカメラ３の出力を受けて画像処理を行う画像処理部７とを備えて構成されている。
【００１８】
転送残り算出部４では、図２に矢印で示すように、ＴＤＩ段方向に逐次積算されていく電荷の転送効率及び転送残りを算出する。ここで２０−１、２０−２、２０−３、・・・２０−ｎはＴＤＩの段方向に並んだ各画素を示す。
【００１９】
転送効率をｃ（ＴＤＩ各段の転送効率は同じであると仮定する）、ＴＤＩ段数をｎ、蓄積時間数ｔ（ＴＤＩセンサの各段の電荷の蓄積時間の累計）、ＴＤＩ各段の出力をＥｎとすると、１段目のＴＤＩから転送を開始されてｎ段目のＴＤＩまで転送される電荷（正規転送分）は、（数１）のようになる。
【００２０】
【数１】
【００２１】
また、上式の正規転送分と同じ時刻の転送残り分は（数２）のようになる。
【００２２】
【数２】
【００２３】
転送残り算出部４では上式（数２）の転送残り分の算出を行う。
【００２４】
上式（数２）の解を求める方法としては、ディコンボリューション（逆畳み込み法）等の手法を用いれば良い。このディコンボリューションについては、例えば、河田聡／南茂夫編著「科学計測のための画像データ処理」（ＱＡ出版社、１９９４年４月３０日、ｐｐ．１８１−２０４）に説明がなされている。
このようにして転送残り算出部４で算出した転送残り分を、転送残り除去部５においてＴＤＩカメラ３の出力から除去することにより、転送残りを含まない正規転送分を算出することができ、コントラストの低下を防止することができる。
【００２５】
ここで、本実施例では転送残り算出部４と転送残り除去部５はＴＤＩカメラ３及び画像処理部７とは分離して設けているが、ＴＤＩカメラ３または画像処理部７に内蔵しても良い。また、本実施例では転送残り分を算出しているが、図３に示すように正規転送分を算出する構成としても良い。これにより、図４（ａ）に示すような画像を検出した場合には、その検出波形は同図（ｂ）に示すような転送残りによるにじみが発生することなく、同図（ｃ）に示すようなコントラストの高いシャープな波形を得ることができる。
【００２６】
次に、本発明によるセンサの出力を補正する方法の第一の実施例の変形例を、図５を用いて示す。図５に示すようなＴＤＩ段数が２４段のＴＤＩセンサの場合、その出力をＴＤＩ段方向で３つに分割し、それぞれの出力を加算器９により加算し、出力する。このときの出力波形を図６に示す。図６（ａ）に示すような画像を検出した場合、ＴＤＩ段方向で３つに分割した場合のそれぞれの出力（１７−１、１７−２、１７−３）は図６（ｂ）に示すような波形となり、３つの出力（１７−１、１７−２、１７−３）を加算した出力（１７−４）も図６（ｃ）に示すように転送残りによるにじみは発生するものの小さくなる。
【００２７】
一方、ＴＤＩ段方向で３つに分割しない場合には、図６（ｄ）に示すように転送残りによるにじみは大きくなり、コントラストが低下する。このため、本発明の如くＴＤＩ段方向に出力を分割することにより、転送効率の低下を大幅に防止することができ、Ｓ／Ｎの良い高品質な画像を得ることができる。なお、本実施例ではＴＤＩ段方向の分割数を３つとしているが、ＴＤＩ段方向への電荷転送回数は少ないほど良いため、分割数をＴＤＩ段数に合わせて多くしても良い。また、加算器９の前段に図１に示した転送残り算出部４及び転送残り除去部５を設け、転送残りを除去する構成としても良い。
【００２８】
次に、上記に説明した本発明の第一の実施例によるＴＤＩイメージセンサの転送残りによる画質の劣化を補正する手段を備えた検査装置の例を、図７に示す。
【００２９】
図７に示した検査装置の構成において、光源１６からの照明光をビームスプリッター１３、対物レンズ１２を介してステージ１０に搭載された試料１１に対して照射する。この照射による試料１１からの反射光は、対物レンズ１２、ビームスプリッター１３、結像レンズ１４を介してＴＤＩカメラ３にて検出され、この検出された反射光によるＴＤＩカメラ３から出力される画像信号をセンサ出力補正部１５で補正してから画像処理部７で処理して試料１１を検査する。
【００３０】
ＴＤＩカメラ３、センサ出力補正部１５、画像処理部７及びステージ１０の制御は制御ＣＰＵ６にて行い、制御ＣＰＵ６には検査結果や制御情報等を表示する表示部１８、及び装置の操作、制御情報を入力する入力部１９が付加されている。
【００３１】
このような構成において、センサ出力補正部１５でＴＤＩカメラ３と画像処理部７との間のセンサ出力補正部１５でＴＤＩ段方向の転送残りを算出し、図１乃至６を用いて説明したような方法によりＴＤＩカメラ３に用いたＴＤＩイメージセンサの転送残りによる画質の劣化を補正することで検出画像のコントラストの低下を防止でき、Ｓ／Ｎの良い高品質な画像を得ることができる。
【００３２】
その結果、例えば、ＴＤＩ段数が１０００程度のＴＤＩイメージセンサを用いて試料表面を高速に走査して試料を撮像し、得た画像を処理して試料を検査する場合であっても、コントラストの良い画像を得ることができるようになるので、試料表面に形成されたパターンの欠陥検査や異物の検査を行う場合において、微細な欠陥を検出することが可能となり、精度の高い検査を行うことができる。
【００３３】
上記に説明した実施例においては、ＴＤＩイメージセンサの出力が一つの場合について説明したが、ＴＤＩイメージセンサの走査方向（一次元イメージセンサの長手方向）を複数に分割して複数の検出信号を並列に出力するタイプのＴＤＩイメージセンサにも本発明が適用できることは明らかである。
［第二の実施例］
次に、本発明によるＴＤＩイメージセンサの出力を補正する第二の実施例として、ＴＤＩイメージセンサのシェーディングを補正する方法について説明する。
【００３４】
先ず、本発明によるＴＤＩイメージセンサのシェーディングを補正する手順について、センサ出力補正データを最初に設定する場合（図８）と、既に設定してあるセンサ出力補正データを更新する場合（図９）とについて説明する。
【００３５】
ＴＤＩイメージセンサのシェーディングを補正するためのセンサ出力補正データを最初に生成する際には、図８に示すような手順で行う。すなわち、先ず、ステップ２１で図１０に示す入力手段１３０から入力された情報に基づいて制御ＣＰＵ１２８で対物レンズ等の倍率変更手段１２３または偏光板等の光量分布変更手段１２４を制御して光学条件を設定し、次に、ステップ２２で、この設定した光学条件下において試料１１を照明し、この照明による試料１１からの反射光をＴＤＩイメージセンサ１２５で検出して反射光の光量分布の情報を得、ステップ２３でＴＤＩイメージセンサ１２５で検出して得た試料１１からの反射光の光量分布の情報に基づいて前記光学条件でのセンサ出力補正データを制御ＣＰＵ１２８で生成し、ステップ２４でこの光学条件でのセンサ出力補正データ及びセンサ出力データの出力比及び分布等の特性値を算出し、制御ＣＰＵ１２８に記録しておく。そして、これら２１〜２４までのステップを各光学条件ごとに行う。
【００３６】
次に、経時変化などの原因によりセンサ出力補正データを更新する際には、図９に示すような手順でセンサ出力補正データを生成する。すなわち、ステップ２５で幾つかの光学条件で光量分布をＴＤＩイメージセンサで検出し、ステップ２６で前回取得した光量分布との比較を行って光学倍率変換用のゲイン及びオフセットを算出し、ステップ２７で、この算出した光学倍率変換用のゲイン及びオフセットを用いて各光学条件の倍率比から各光学条件の光量分布を算出し、ステップ２８で前回取得した特性値（出力比、光量分布）と比較して光学条件変換用のゲイン及びオフセットを算出し、ステップ２９で各光学条件のセンサ出力補正データを生成する。
【００３７】
これにより、例えば、光学倍率が２５、５０、１００倍の３種類あり、光学条件がＡ、Ｂの２通りあるような検査装置において、経時変化などの原因により補正データを更新する場合には従来は６通りの光学条件でセンサ出力補正データを取得する必要があったものが、図１１に示すように低倍（２５倍）で光学条件Ａ、Ｂの２つのデータを取得することで、光学倍率が５０及び１００倍のときのセンサ出力補正データを生成することが可能となり、全ての光学条件ごとにセンサ出力補正データを取得していた従来の方法と比べて、装置の操作効率を向上させることができるようになった。
［第三の実施例］
次に、本発明の第三の実施例として、上記第一の実施例に記載したＴＤＩイメージセンサの出力を補正する方法と、第二の実施例に記載したＴＤＩイメージセンサの出力を補正する方法とを組合わせたＴＤＩイメージセンサの出力を補正する方法を、図１２を用いて説明する。上記第一の実施例に記載したＴＤＩイメージセンサの出力を補正する方法と、第二の実施例に記載したＴＤＩイメージセンサの出力を補正する方法とを組合わせた検査装置の構成を図１２に示す。
【００３８】
図１２に示した検査装置の構成において、光源２２１からの照明光をビームスプリッター２２２、対物レンズ等の倍率変更手段２２３を介してステージ２１０に搭載された試料２１１に対して照射する。この照射による試料２１１からの反射光は、倍率変更手段２２３、ビームスプリッター２２２、偏光板等の光量分布変更手段２２４を介してＴＤＩカメラ２２５にて検出され、この検出された反射光によるＴＤＩカメラ２２５から出力される画像信号をセンサ出力補正部２２６で補正してから画像処理部２２７で処理して試料２１１を検査する。
【００３９】
ＴＤＩカメラ２２５、センサ出力補正部２２６、画像処理部２２７及びステージ２１０の制御は制御ＣＰＵ２２８にて行い、制御ＣＰＵ２２８には検査結果や制御情報等を表示する表示部２２９、及び装置の操作、制御情報を入力する入力部２３０が付加されている。
【００４０】
このような構成において、センサ出力補正部２２６でＴＤＩカメラ２２５と画像処理部２２７との間のセンサ出力補正部２２６でＴＤＩ段方向の転送残りを算出し、図１乃至６を用いて説明したような方法によりＴＤＩカメラ２２５に用いたＴＤＩイメージセンサの転送残りによる画質の劣化を補正することで検出画像のコントラストの低下を防止でき、Ｓ／Ｎの良い高品質な画像を得る。
【００４１】
次に先ず、ＴＤＩイメージセンサのシェーディングを補正するためのセンサ出力補正データを最初に生成するために図８に示すようにステップ２１で図１２に示す入力手段２３０から入力された情報に基づいて制御ＣＰＵ２２８で対物レンズ等の倍率変更手段２２３または偏光板等の光量分布変更手段２２４を制御して光学条件を設定し、次に、ステップ２２で、この設定した光学条件下における光量分布をＴＤＩイメージセンサ２２５し、ステップ２３でこの光学条件でのセンサ出力補正データを制御ＣＰＵ２２８で生成した後に、ステップ２４でこの光学条件でのセンサ出力補正データ及びセンサ出力データの出力比及び分布等の特性値を算出し、制御ＣＰＵ２２８に記録しておく。そして、これら２１〜２４までのステップを各光学条件ごとに行う。
【００４２】
次に、経時変化などの原因によりセンサ出力補正データを更新する際には、図９に示すように、ステップ２５で幾つかの光学条件で光量分布を取得し、ステップ２６で前回取得した光量分布との比較を行って光学倍率変換用のゲイン及びオフセットを算出し、ステップ２７で、この算出した光学倍率変換用のゲイン及びオフセットを用いて各光学条件の倍率比から各光学条件の光量分布を算出し、ステップ２８で前回取得した特性値（出力比、光量分布）と比較して光学条件変換用のゲイン及びオフセットを算出し、ステップ２９で各光学条件のセンサ出力補正データを生成する。
【００４３】
これにより、全ての光学条件ごとにセンサ出力補正データを取得していた従来の方法と比べて、装置の操作効率を向上させることができ、かつ、ＴＤＩイメージセンサの転送残りによる画質の劣化のないコントラストの高い高品質な画像を得ることができるため、試料表面に形成されたパターンの欠陥検査や異物の検査を行う場合において、微細な欠陥を検出することが可能となり、精度の高い検査を行うことができる。
【００４４】
【発明の効果】
本発明によれば、ＴＤＩイメージセンサの垂直転送効率から各ＴＤＩ段の垂直転送残りをイメージセンサのＴＤＩ段方向への電荷垂直転送部の垂直転送効率とＴＤＩ段数から算出する垂直転送残り算出部と、イメージセンサの出力と垂直転送残り算出部の出力とを減算することで垂直転送残りを除去し、イメージセンサ出力の補正を行うことにより、垂直転送残り分がないコントラストの高い画像データを取得できるため、高速・高感度に検査することが可能となる。
【００４５】
更に本発明によれば、複数の光学条件を任意に選択可能で、かつ、一次元もしくは二次元の光電変換イメージセンサを有し、検査対象を搭載したステージを走査するかもしくはイメージセンサを走査することにより光学的に画像を取得し、画像処理等により検査対象の欠陥等を検査する検査装置において、幾つかの光学条件（照明光学系、検出光学系、走査方向等）で取得したイメージセンサ出力補正用データと予め取得した全光学条件でのイメージセンサ出力から算出した光量分布から、各光学条件のイメージセンサ出力比を算出し、全ての光学条件のイメージセンサ出力補正データを生成し、イメージセンサ出力の補正を行うことにより、全光学条件でイメージセンサ出力補正用データを取得する必要がなくなるため、装置操作性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明によるＴＤＩカメラと画像処理部との間で垂直転送残り除去を行うシステムの概略の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、ＴＤＩ段方向の転送残りを説明するブロック図である。
【図３】図３は、本発明によるＴＤＩカメラと画像処理部との間で垂直転送残り除去を行いシステムの他の実施例の概略の構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、ＴＤＩ段方向の転送残りの有無による検出波形の違いを説明する図である。
【図５】図５は、本発明によるＴＤＩ段方向の転送残り除去方法を説明するブロック図である。
【図６】図６は、本発明によるＴＤＩ段方向の転送残り除去方法による検出波形の違いを説明する図である。
【図７】図７は、本発明に係わる検査装置の概略構成を示すブロック図である。
【図８】図８は、本発明によるセンサ出力調整方法の手順を示すフロー図である。
【図９】図９は、本発明によるセンサ出力調整方法の手順を示すフロー図である。
【図１０】図１０は、本発明に係わる検査装置の概略構成を示すブロック図である。
【図１１】図１１は、光学条件と光量分布との関係を示すグラフである。
【図１２】図１２は、本発明の第３の実施例に関わる検査装置の概略構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１…ＴＤＩセンサ、２…Ａ／Ｄ変換器、３…ＴＤＩカメラ、４…転送残り算出部、５…転送残り除去部、６…制御ＣＰＵ、７…画像処理部、８…正規転送分算出部、９…加算器、１０…ステージ、１１…試料、１２…対物レンズ、１３…ビームスプリッタ、１４…集光レンズ、１５…センサ出力補正部、１６…光源、１７−１〜１７−３…ＴＤＩ段方向で３つに分割した出力、１７−４…加算器出力、１８…表示手段、１９…入力手段、２０−１〜２０−ｎ…ＴＤＩの段方向に並んだ各画素、２１…光学条件の設定、２２…各光学条件の光量分布を取得、２３…各光学条件のセンサ出力補正データを生成、２４…各光学条件の特性値算出、２５…幾つかの光学条件で光量分布を取得、２６…光学倍率変換用ゲイン及びオフセットの算出、２７…各光学倍率比から各光学条件の光量分布を算出、２８…光学条件変換用ゲイン及びオフセットの算出、２９…各光学条件のセンサ出力補正データを生成、１２１…光源、１２２…ビームスプリッタ、１２３…倍率変更手段、１２４…光量分布変更手段、１２５…ＴＤＩカメラ、１２７…画像処理部、１２８…制御ＣＰＵ、１２９…表示手段、１３０…入力手段、２２１…光源、２２２…ビームスプリッタ、２２３…倍率変更手段、２２４…光量分布変更手段、２２５…ＴＤＩカメラ、２２６…センサ出力補正部、２２７…画像処理部、２２８…制御ＣＰＵ、２２９…表示手段、２３０…入力手段[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a pattern inspection method and apparatus for detecting defects (shorts, disconnections, etc.) and foreign matter of a pattern to be inspected, and a foreign matter inspection method and apparatus therefor, and more particularly to a one-dimensional or two-dimensional one for detecting an image of a pattern to be inspected. And a device for obtaining an image with high contrast by correcting the output of the image sensor.
[0002]
[Prior art]
As a conventional technique related to the vertical transfer of accumulated charges of a TDI (Time Delay & Integration) image sensor, as described in Patent Document 1, the transport speed of an inspection target is set to the accumulated charges in the TDI stage direction of the TDI image sensor. There is a method of preventing distortion of the acquired image data in the transport direction by controlling the image data in accordance with the vertical transfer speed.
[0003]
As a conventional technique relating to a shading correction method of an image sensor, as described in Patent Document 2, a method of using data obtained by setting an optical magnification of a detection system to a high magnification as shading correction data, As described in Document 3, there is a method of controlling the timing of performing shading correction according to the temperature of the light source.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-11-238113 [Patent Document 2]
JP-A-9-326924 [Patent Document 3]
JP-A-10-257315
[Problems to be solved by the invention]
2. Description of the Related Art A TDI image sensor is used as a means for obtaining an image by imaging a sample at high speed using a photoelectric conversion type image sensor. The TDI image sensor has a configuration in which a plurality of one-dimensional CCD (Charge Coupled Device) image sensors are arranged in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the one-dimensional image sensor (hereinafter, referred to as a TDI step direction). When a sample is scanned and imaged using this TDI image sensor, light is detected by the one-dimensional image sensor in the first column (stage) and the accumulated charge is transferred to the one-dimensional image sensor in the next column (stage). Then, the addition to the electric charges accumulated in the one-dimensional image sensor of this column (stage) is performed over the one-dimensional image sensor of a plurality of columns (hereinafter, referred to as the number of TDI stages), and from the last column (stage), Output. Therefore, when the TDI image sensor is used as a detector, compared to the case where a one-dimensional CCD (Charge Coupled Device) image sensor is used, in the case of the same scanning speed, if a simple calculation is performed, a signal larger by the number of TDI stages is obtained. (Actually, it does not increase by the number of TDI stages simply due to the addition of conditions such as detection conditions and sensor sensitivity).
[0006]
On the other hand, if the speed of scanning the sample with the TDI image sensor is increased to increase the inspection speed, the charge accumulation time of each stage of the TDI image sensor is shortened, and the amount of accumulated charge is reduced to the scanning speed. Will decrease accordingly. Therefore, in order to secure the sensitivity, it is necessary to increase the number of TDI stages in consideration of the scanning speed and the vertical transfer efficiency of charges in the TDI stage direction.
[0007]
However, in this case, in addition to the normal transfer charge due to the vertical transfer efficiency, the remaining charge of the previous transfer charge is added and output in proportion to the power of the number of TDI stages. It appears as image bleeding and causes a decrease in contrast when detecting an image with a fine pattern. For example, when the transfer efficiency of each TDI stage is 99.993% (0.99993), if the number of TDI stages is 256, it is 98.224% (0.99993 to the 256th power), but the number of TDI stages is 1000. When the number of stages is increased to 93, 239% (0.99993 to the 1000th power), the output at the final stage of the TDI increases the remaining transfer by about 5%.
[0008]
Patent Document 1 describes a method of controlling a scanning speed in accordance with a vertical transfer speed of a TDI image sensor. However, this method cannot be applied when the required scanning speed exceeds the controllable range of the transport speed of the inspection target, and does not solve the problem.
[0009]
In addition, a configuration in which an image of a sample is obtained by imaging with a photoelectric conversion type image sensor, and in an inspection apparatus in which a plurality of optical conditions can be set, a sensor output correction for shading correction of a detector according to a change with time of the apparatus or the like. In the case of generating data, in the method described in Patent Document 2 of the related art, when the visual field of the illumination system is in the same range regardless of the magnification of the detection system, the light amount distribution differs depending on the magnification of the detection system. It is necessary to acquire sensor output correction data under optical conditions, and there has been a problem that the operability of the apparatus is deteriorated. Also, the method described in Patent Document 3 can optimize the timing of shading correction, but the data for shading correction needs to be acquired under all optical conditions, and has the same problem.
[0010]
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an image detection method and an apparatus capable of adjusting an output of an image sensor to obtain an image with high contrast at high speed.
[0011]
That is, an object of the present invention is to provide an image detection method and apparatus capable of eliminating a vertical transfer residue of a TDI image sensor and obtaining a high-contrast image at high speed when detecting an image using a TDI image sensor. It is in providing.
[0012]
Further, an object of the present invention is to provide a case in which, when an image is detected using a TDI image sensor, when the optical conditions of the detection optical system are switched, shading correction can be easily performed correspondingly, and a high contrast is always obtained. It is an object of the present invention to provide an image detection method and an image detection method capable of obtaining images.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the present invention, the vertical transfer residue calculating unit calculates the vertical transfer residue of each stage of the TDI image sensor from the vertical transfer efficiency of the charge vertical transfer unit in the TDI stage direction of the image sensor and the number of TDI stages. Then, by subtracting the vertical transfer residue of each stage of the TDI image sensor calculated by the vertical transfer residue calculation unit from the output of the image sensor, the vertical transfer residue is removed, and the image sensor output is corrected.
[0014]
Further, in order to achieve the above object, according to the present invention, a plurality of optical conditions can be arbitrarily selected, and a one-dimensional or two-dimensional photoelectric conversion image sensor is used to scan a stage on which an inspection object is mounted. Alternatively, in an inspection apparatus that optically acquires an image by scanning an image sensor and inspects a defect of an inspection object by image processing or the like, some optical conditions (illumination optical system, detection optical system, scanning direction, etc.) ), The image sensor output ratio of each optical condition is calculated from the light amount distribution calculated from the image sensor output correction data obtained in the above step and the image sensor output under all the optical conditions, and the image sensor output correction of all the optical conditions is performed. Data is generated and the output of the image sensor is corrected.
[0015]
Thus, according to the present invention, an image with high contrast can be obtained even when the sample is scanned at high speed, and a high-speed and high-sensitivity inspection can be realized.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings.
[First embodiment]
First, as a first embodiment for correcting the output of a TDI image sensor according to the present invention, a configuration and a method for correcting a sensor output by removing a vertical transfer residue will be described with reference to FIGS.
[0017]
As shown in FIG. 1, the configuration for correcting the output of the sensor according to the present embodiment includes a TDI image sensor 1 and an A / D converter 2 that converts an analog signal output from the TDI image sensor 1 into a digital signal. , A transfer remainder calculating section for calculating a vertical transfer remainder in the TDI stage direction from an output of the TDI camera, and a transfer remainder calculated by the transfer remainder calculating section removed from the output of the TDI camera. A transfer residual removing unit 5, a control CPU 6 for transmitting data necessary for calculating the transfer residual in the transfer residual removing unit 5, and controlling a line rate, an operation timing, and the like at the time of imaging by the TDI camera 3, and a transfer residual removing unit 5 And an image processing unit 7 that receives the output of the TDI camera 3 and performs image processing.
[0018]
The transfer remaining calculating unit 4 calculates the transfer efficiency and the transfer remaining of the charges that are successively integrated in the TDI stage direction, as indicated by arrows in FIG. Here, 20-1, 20-2, 20-3,..., 20-n indicate pixels arranged in the TDI column direction.
[0019]
The transfer efficiency is c (assuming that the transfer efficiency of each stage of TDI is the same), the number of TDI stages is n, the number of accumulation times t (cumulative accumulation time of the electric charge of each stage of the TDI sensor), and the output of each stage of TDI is Assuming En, the charge (normally transferred) transferred from the first stage TDI and transferred to the nth stage TDI is as shown in (Equation 1).
[0020]
(Equation 1)
[0021]
The remaining transfer at the same time as the regular transfer in the above equation is as shown in (Equation 2).
[0022]
(Equation 2)
[0023]
The remaining transfer calculation unit 4 calculates the remaining transfer according to the above equation (Equation 2).
[0024]
As a method of obtaining the solution of the above equation (Equation 2), a technique such as deconvolution (deconvolution method) may be used. This deconvolution is described, for example, in "Image Data Processing for Scientific Measurement", edited by Satoshi Kawata / Shigeo Minami (QA Publishing Co., April 30, 1994, pp. 181-204).
By removing the remaining transfer calculated by the remaining transfer calculating unit 4 from the output of the TDI camera 3 in the remaining transfer removing unit 5 in this way, it is possible to calculate the normal transfer that does not include the remaining transfer. Can be prevented from decreasing.
[0025]
Here, in the present embodiment, the transfer remaining calculating unit 4 and the transfer remaining removing unit 5 are provided separately from the TDI camera 3 and the image processing unit 7, but they may be built in the TDI camera 3 or the image processing unit 7. good. Further, in the present embodiment, the remaining transfer is calculated, but a configuration in which the normal transfer is calculated as shown in FIG. 3 is also possible. As a result, when an image as shown in FIG. 4A is detected, the detected waveform does not appear as shown in FIG. Such a sharp waveform having a high contrast can be obtained.
[0026]
Next, a modification of the first embodiment of the method for correcting the output of the sensor according to the present invention will be described with reference to FIG. In the case of a TDI sensor having 24 TDI stages as shown in FIG. 5, its output is divided into three in the TDI stage direction, and the respective outputs are added by the adder 9 and output. The output waveform at this time is shown in FIG. When an image as shown in FIG. 6A is detected, the respective outputs (17-1, 17-2, 17-3) when the image is divided into three in the TDI stage direction are shown in FIG. 6B. The waveform (17-4) obtained by adding the three outputs (17-1, 17-2, 17-3) becomes smaller as shown in FIG. .
[0027]
On the other hand, when the image is not divided into three in the TDI stage direction, as shown in FIG. 6D, the bleeding due to the remaining transfer becomes large, and the contrast decreases. For this reason, by dividing the output in the TDI stage direction as in the present invention, it is possible to largely prevent a decrease in transfer efficiency, and to obtain a high-quality image with a good S / N. Although the number of divisions in the TDI stage direction is three in this embodiment, the smaller the number of charge transfers in the TDI stage direction, the better. Therefore, the number of divisions may be increased according to the number of TDI stages. Further, the remaining transfer calculating section 4 and the remaining transfer removing section 5 shown in FIG. 1 may be provided at the previous stage of the adder 9 to remove the remaining transfer.
[0028]
Next, FIG. 7 shows an example of an inspection apparatus provided with a means for correcting the deterioration of the image quality due to the remaining transfer of the TDI image sensor according to the first embodiment of the present invention described above.
[0029]
In the configuration of the inspection apparatus shown in FIG. 7, illumination light from a light source 16 is applied to a sample 11 mounted on a stage 10 via a beam splitter 13 and an objective lens 12. The reflected light from the sample 11 due to this irradiation is detected by the TDI camera 3 via the objective lens 12, the beam splitter 13, and the imaging lens 14, and the image signal output from the TDI camera 3 by the detected reflected light Is corrected by the sensor output correction unit 15 and then processed by the image processing unit 7 to inspect the sample 11.
[0030]
The control of the TDI camera 3, the sensor output correction unit 15, the image processing unit 7 and the stage 10 is performed by the control CPU 6, and the control CPU 6 displays an inspection result, control information, and the like, and the operation and control information of the apparatus. An input unit 19 for inputting a.
[0031]
In such a configuration, the sensor output correction unit 15 calculates the transfer remainder in the TDI stage direction between the TDI camera 3 and the image processing unit 7 between the TDI camera 3 and the image processing unit 7, as described with reference to FIGS. 1 to 6. By correcting the deterioration of the image quality due to the remaining transfer of the TDI image sensor used in the TDI camera 3 by a suitable method, it is possible to prevent a decrease in the contrast of the detected image and to obtain a high quality image with a good S / N.
[0032]
As a result, for example, even when the sample is imaged by scanning the surface of the sample at high speed using a TDI image sensor having about 1000 TDI stages, and the obtained image is processed to inspect the sample, good contrast is obtained. Since an image can be obtained, a minute defect can be detected when performing a defect inspection of a pattern formed on a sample surface or a foreign substance inspection, and a highly accurate inspection can be performed. .
[0033]
In the embodiment described above, the case where the output of the TDI image sensor is one has been described. However, the scanning direction of the TDI image sensor (the longitudinal direction of the one-dimensional image sensor) is divided into a plurality of parts and a plurality of detection signals are parallelized. It is clear that the present invention can be applied to a TDI image sensor of a type that outputs an image to an image sensor.
[Second embodiment]
Next, as a second embodiment for correcting the output of the TDI image sensor according to the present invention, a method for correcting shading of the TDI image sensor will be described.
[0034]
First, regarding the procedure for correcting the shading of the TDI image sensor according to the present invention, a case where the sensor output correction data is first set (FIG. 8) and a case where the already set sensor output correction data is updated (FIG. 9). Will be described.
[0035]
When generating sensor output correction data for correcting shading of a TDI image sensor for the first time, a procedure as shown in FIG. 8 is performed. That is, first, in step 21, the control CPU 128 controls the magnification changing means 123 such as an objective lens or the light amount distribution changing means 124 such as a polarizing plate based on the information input from the input means 130 shown in FIG. Then, in step 22, the sample 11 is illuminated under the set optical conditions, and the reflected light from the sample 11 due to the illumination is detected by the TDI image sensor 125 to obtain information on the light amount distribution of the reflected light. In step 23, sensor output correction data under the above optical conditions is generated by the control CPU 128 based on information on the light amount distribution of the reflected light from the sample 11 obtained by the detection by the TDI image sensor 125. The characteristic values such as the output ratio and the distribution of the sensor output correction data and the sensor output data are calculated and recorded in the control CPU 128. Ku. These steps 21 to 24 are performed for each optical condition.
[0036]
Next, when the sensor output correction data is updated due to a change over time or the like, the sensor output correction data is generated according to the procedure shown in FIG. That is, in step 25, the light amount distribution is detected by the TDI image sensor under some optical conditions, and in step 26, the light amount distribution is compared with the previously obtained light amount distribution to calculate the gain and offset for optical magnification conversion, and in step 27 Using the calculated gain and offset for optical magnification conversion, the light amount distribution of each optical condition is calculated from the magnification ratio of each optical condition, and compared with the characteristic values (output ratio, light amount distribution) previously obtained in step 28. In step 29, sensor output correction data for each optical condition is generated.
[0037]
Thus, for example, in an inspection apparatus having three types of optical magnifications of 25, 50, and 100 times and two optical conditions of A and B, when correction data is updated due to a change over time, a conventional method is used. Although it was necessary to acquire sensor output correction data under six optical conditions, as shown in FIG. 11, by acquiring two data of optical conditions A and B at low magnification (25 times), optical It is possible to generate sensor output correction data when the magnification is 50 and 100 times, and to improve the operation efficiency of the apparatus as compared with the conventional method in which sensor output correction data is obtained for every optical condition. Now you can do it.
[Third embodiment]
Next, as a third embodiment of the present invention, a method of correcting the output of the TDI image sensor described in the first embodiment and a method of correcting the output of the TDI image sensor described in the second embodiment A method for correcting the output of the TDI image sensor in which the above is combined will be described with reference to FIG. FIG. 12 shows the configuration of an inspection apparatus in which the method of correcting the output of the TDI image sensor described in the first embodiment and the method of correcting the output of the TDI image sensor described in the second embodiment are combined. Show.
[0038]
In the configuration of the inspection apparatus shown in FIG. 12, illumination light from a light source 221 is irradiated on a sample 211 mounted on a stage 210 via a beam splitter 222 and a magnification changing unit 223 such as an objective lens. The reflected light from the sample 211 due to this irradiation is detected by the TDI camera 225 via a magnification changing unit 223, a beam splitter 222, and a light amount distribution changing unit 224 such as a polarizing plate, and the TDI camera 225 using the detected reflected light. The sample 211 is inspected by correcting the image signal output from the sensor output by the sensor output correction unit 226 and then processing the image signal by the image processing unit 227.
[0039]
The control of the TDI camera 225, the sensor output correction unit 226, the image processing unit 227, and the stage 210 is performed by the control CPU 228. The control CPU 228 has a display unit 229 for displaying inspection results, control information, and the like, and device operation and control information. Is input.
[0040]
In such a configuration, the sensor output correction unit 226 calculates the remaining transfer in the TDI stage direction by the sensor output correction unit 226 between the TDI camera 225 and the image processing unit 227, and as described with reference to FIGS. By correcting the deterioration of the image quality due to the remaining transfer of the TDI image sensor used in the TDI camera 225 by a suitable method, it is possible to prevent a decrease in the contrast of the detected image and obtain a high quality image with a good S / N.
[0041]
Next, first, as shown in FIG. 8, control is performed based on information input from the input means 230 shown in FIG. 12 in step 21 as shown in FIG. 8 in order to first generate sensor output correction data for correcting shading of the TDI image sensor. The CPU 228 controls the magnification changing means 223 such as an objective lens or the light amount distribution changing means 224 such as a polarizing plate to set optical conditions. Next, in step 22, the light amount distribution under the set optical conditions is converted to a TDI image sensor. After the sensor CPU 228 generates the sensor output correction data under this optical condition in step 23, the characteristic values such as the output ratio and distribution of the sensor output correction data and sensor output data under this optical condition are calculated in step 24. Then, it is recorded in the control CPU 228. These steps 21 to 24 are performed for each optical condition.
[0042]
Next, when the sensor output correction data is updated due to a change over time or the like, as shown in FIG. 9, a light quantity distribution is acquired under some optical conditions in step 25, and a light quantity distribution acquired last time is acquired in step 26. The gain and the offset for optical magnification conversion are calculated by comparing with the optical magnification conversion. In step 27, the light amount distribution of each optical condition is calculated from the magnification ratio of each optical condition using the calculated gain and offset for optical magnification conversion. Then, in step 28, the gain and offset for optical condition conversion are calculated by comparing with the characteristic values (output ratio, light amount distribution) acquired last time, and in step 29 sensor output correction data for each optical condition is generated.
[0043]
As a result, the operation efficiency of the apparatus can be improved and the image quality does not deteriorate due to the remaining transfer of the TDI image sensor, as compared with the conventional method in which the sensor output correction data is obtained for every optical condition. Since a high-quality image with high contrast can be obtained, it is possible to detect fine defects when performing a defect inspection of a pattern formed on the sample surface or a foreign substance inspection, thereby performing a highly accurate inspection. be able to.
[0044]
【The invention's effect】
According to the present invention, there is provided a vertical transfer residue calculating unit for calculating the vertical transfer residue of each TDI stage from the vertical transfer efficiency of the TDI image sensor from the vertical transfer efficiency of the charge vertical transfer unit in the direction of the TDI stage and the number of TDI stages. By removing the output of the image sensor and the output of the vertical transfer residual calculation unit to remove the vertical transfer residual and correcting the image sensor output, it is possible to obtain high contrast image data without the vertical transfer residual. Therefore, inspection can be performed at high speed and with high sensitivity.
[0045]
Furthermore, according to the present invention, a plurality of optical conditions can be arbitrarily selected, and a one-dimensional or two-dimensional photoelectric conversion image sensor is provided, and a stage on which an inspection object is mounted is scanned or the image sensor is scanned. In an inspection apparatus that optically acquires an image and inspects a defect to be inspected by image processing or the like, an image sensor output acquired under several optical conditions (illumination optical system, detection optical system, scanning direction, etc.) The image sensor output ratio of each optical condition is calculated from the light amount distribution calculated from the correction data and the image sensor output under all the optical conditions acquired in advance, and the image sensor output correction data of all the optical conditions is generated. Output correction eliminates the need to acquire image sensor output correction data under all optical conditions, improving device operability. So it becomes possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a system for removing a vertical transfer residue between a TDI camera and an image processing unit according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a transfer remainder in a TDI stage direction.
FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of another embodiment of a system for removing a vertical transfer residue between a TDI camera and an image processing unit according to the present invention.
FIG. 4 is a diagram for explaining a difference in a detected waveform depending on the presence or absence of a transfer remaining in a TDI stage direction.
FIG. 5 is a block diagram illustrating a method of removing a transfer residue in a TDI stage direction according to the present invention.
FIG. 6 is a diagram for explaining a difference in a detected waveform according to the method of removing transfer residue in the TDI stage direction according to the present invention.
FIG. 7 is a block diagram showing a schematic configuration of an inspection device according to the present invention.
FIG. 8 is a flowchart showing a procedure of a sensor output adjusting method according to the present invention.
FIG. 9 is a flowchart showing a procedure of a sensor output adjusting method according to the present invention.
FIG. 10 is a block diagram showing a schematic configuration of an inspection device according to the present invention.
FIG. 11 is a graph showing a relationship between optical conditions and light quantity distribution.
FIG. 12 is a block diagram illustrating a schematic configuration of an inspection device according to a third embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... TDI sensor, 2 ... A / D converter, 3 ... TDI camera, 4 ... remaining transfer calculation part, 5 ... remaining transfer removal part, 6 ... control CPU, 7 ... image processing part, 8 ... normal transfer part calculation part , 9 adder, 10 stage, 11 sample, 12 objective lens, 13 beam splitter, 14 condenser lens, 15 sensor output correction unit, 16 light source, 17-1 to 17-3 TDI Output divided into three in the column direction, 17-4: adder output, 18: display means, 19: input means, 20-1 to 20-n: pixels arranged in the column direction of TDI, 21: optical conditions , 22: Acquire light quantity distribution under each optical condition, 23: Generate sensor output correction data under each optical condition, 24: Calculate characteristic value of each optical condition, 25: Acquire light quantity distribution under several optical conditions, 26: calculation of gain and offset for optical magnification conversion, 27 Calculate the light quantity distribution of each optical condition from each optical magnification ratio, 28: calculate gain and offset for optical condition conversion, 29: generate sensor output correction data of each optical condition, 121: light source, 122: beam splitter, 123 ... Magnification changing means, 124: Light quantity distribution changing means, 125: TDI camera, 127: Image processing unit, 128: Control CPU, 129: Display means, 130: Input means, 221: Light source, 222: Beam splitter, 223: Magnification change Means, 224: Light amount distribution changing means, 225: TDI camera, 226: Sensor output correction unit, 227: Image processing unit, 228: Control CPU, 229: Display means, 230: Input means