(57)【要約】【課題】簡便かつ適切にシェーディングを補正することができる撮像装置、及び撮像方法を提供する。【解決手段】本実施形態にかかる撮像装置１００は、試料２０が載置されるステージ３０と、試料２０を照明するための照明光Ｌ１を発生する光源１０と、試料２０を撮像するために、照明光で照明された試料２０からの光を検出する検出器１１と、試料２０が載置されたステージ３０において、試料２０よりも外側にある周辺部分３０ａからの光を検出器１１が検出した周辺データに基づいて、キャリブレーションデータを生成するキャリブレーションデータ生成部５２と、キャリブレーションデータに基づいて、試料２０の撮像画像のシェーディングを補正する補正部５３と、を備えている。【選択図】図１
2020194864.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料が載置されるステージと、
前記試料を照明するための照明光を発生する光源と、
前記試料を撮像するために、前記照明光で照明された試料からの光を検出する検出器と、
前記試料が載置されたステージにおいて、前記試料よりも外側にある周辺部分からの光を前記検出器が検出した周辺データに基づいて、キャリブレーションデータを生成するキャリブレーションデータ生成部と、
前記キャリブレーションデータに基づいて、前記試料の撮像画像のシェーディングを補正する補正部と、を備えた撮像装置。
【請求項２】
前記ステージが前記試料を吸着保持するチャックステージであり、
前記チャックステージは、
前記試料を吸着保持するための排気口が設けられたステージ台と、
前記ステージ台から上方に突出して、前記試料の周縁部の下に位置するシール部と、
前記シール部よりも前記試料の中心側に配置され、前記試料と当接する支持ピンと、を備えており、
前記周辺部分が前記シール部の前記試料からはみ出した部分を含んでいる請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記シール部には、上方に突出するシールピンが設けられており、
前記周辺部分を撮像した周辺画像において、前記シールピンに対応する箇所を排除した周辺データを用いて、前記キャリブレーションデータを生成する請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
試料が載置されるステージと、
前記試料を照明するための照明光を発生する光源と、
前記試料を撮像するために、前記照明光で照明された試料からの光を検出する検出器と、を備えた撮像装置における撮像方法であって、
前記試料が載置されたステージにおいて、前記試料よりも外側にある周辺部分からの光を前記検出器が検出した周辺データに基づいて、キャリブレーションデータを生成するステップと、
前記キャリブレーションデータに基づいて、前記試料の撮像画像のシェーディングを補正するステップと、を備えた撮像方法。
【請求項５】
前記ステージが前記試料を吸着保持するチャックステージであり、
前記チャックステージは、
前記試料を吸着保持するための排気口が設けられたステージ台と、
前記ステージ台から上方に突出して、前記試料の周縁部の下に位置するシール部と、
前記シール部よりも前記試料の中心側に配置され、前記試料と当接する支持ピンと、を備えており、
前記周辺部分が前記シール部の前記試料からはみ出した部分を含んでいる請求項４に記載の撮像方法。
【請求項６】
前記シール部には、上方に突出するシールピンが設けられており、
前記周辺部分を撮像した周辺画像において、前記シールピンに対応する箇所を排除した周辺データを用いて、キャリブレーションデータを生成する請求項５に記載の撮像方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置、及びその撮像方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、半導体ウェハや液晶基板などの画像を撮像する検査装置が開示されている。特許文献１では、回折画像に対するシェーディングを補正するために、ホルダ部材が、基板との接触部以外に設けられた基準平面を備えている。
【０００３】
具体的には、検査装置は、基板を真空吸着するホルダ部材を備えている。そして、ホルダ部材には、基板を吸着するための凹凸が形成されている。ホルダ部材の凸部が基板と接触する接触部となり、凹部の底面が基準平面となる（段落００２７）。あるいは、ホルダ部材において、基板を吸着する面と反対側の面が基準平面となっている。また、特許文献２には、基板を吸着する基板保持装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５―１００７３号公報
【特許文献２】特開２０１２―２４１３５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、試料の直下にある凹部、あるいはホルダ部材の吸着面と反対側の面を基準平面としている。そのため、基準平面を測定するためには、ホルダ部材から基板を搬出する必要がある。つまり、基板がホルダ部材に保持されていない状態で、基準平を測定
【０００６】
本開示は、このような事情を背景としてなされたものであり、簡便かつ適切にシェーディングを補正することができる撮像装置、及び撮像方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本実施形態の一態様にかかる撮像装置は、試料が載置されるステージと、前記試料を照明するための照明光を発生する光源と、前記試料を撮像するために、前記照明光で照明された試料からの光を検出する検出器と、前記試料が載置されたステージにおいて、前記試料よりも外側にある周辺部分からの光を前記検出器が検出した周辺データに基づいて、キャリブレーションデータを生成するキャリブレーションデータ生成部と、前記キャリブレーションデータに基づいて、前記試料の撮像画像のシェーディングを補正する補正部と、を備えている。
【０００８】
上記の撮像装置において、前記ステージが前記試料を吸着保持するチャックステージであり、前記チャックステージは、前記試料を吸着保持するための排気口が設けられたステージ台と、前記ステージ台から上方に突出して、前記試料の周縁部の下に位置するシール部と、前記シール部よりも前記試料の中心側に配置され、前記試料と当接する支持ピンと、を備えており、前記周辺部分が前記シール部の前記試料からはみ出した部分を含んでいてもよい。
【０００９】
上記の撮像装置において、前記シール部には、上方に突出するシールピンが設けられており、前記周辺部分を撮像した周辺画像において、前記シールピンに対応する箇所を排除した周辺データを用いて、前記キャリブレーションデータを生成してもよい。
【００１０】
本実施形態の一態様にかかる撮像方法は、試料が載置されるステージと、前記試料を照明するための照明光を発生する光源と、前記試料を撮像するために、前記照明光で照明された試料からの光を検出する検出器と、を備えた撮像装置における撮像方法であって、前記試料が載置されたステージにおいて、前記試料よりも外側にある周辺部分からの光を前記検出器が検出した周辺データに基づいて、キャリブレーションデータを生成するステップと、前記キャリブレーションデータに基づいて、前記試料の撮像画像のシェーディングを補正するステップと、を備えている。
【００１１】
上記の撮像方法において、前記ステージが前記試料を吸着保持するチャックステージであり、前記チャックステージは、前記試料を吸着保持するための排気口が設けられたステージ台と、前記ステージ台から上方に突出して、前記試料の周縁部の下に位置するシール部と、前記シール部よりも前記試料の中心側に配置され、前記試料と当接する支持ピンと、を備えており、前記周辺部分が前記シール部の前記試料からはみ出した部分を含んでいてもよい。
【００１２】
上記の撮像方法において、前記シール部には、上方に突出するシールピンが設けられており、前記周辺部分を撮像した周辺画像において、前記シールピンに対応する箇所を排除した周辺データを用いて、キャリブレーションデータを生成してもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本開示によれば、簡便かつ適切にシェーディング補正を行うことができる撮像装置、及び撮像方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施の形態にかかる撮像装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】試料データのプロファイルを示すグラフである。
【図３】試料データのプロファイルを示すグラフである。
【図４】試料データのプロファイルの変化率を示すグラフである。
【図５】周辺データのプロファイルの変化率を示すグラフである。
【図６】周辺データを用いて試料データのシェーディングを打ち消したプロファイルを示すグラフである。
【図７】本実施の形態にかかる撮像装置の撮像方法を示すフローチャートである。
【図８】ステージ３０の構成を模式的に示す上面図である。
【図９】ステージ３０の構成を模式的に示す側面断面図である。
【図１０】ステージ３０の周辺部分の画像を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。以下の説明は、本発明の好適な実施の形態を示すものであって、本発明の範囲が以下の実施の形態に限定されるものではない。以下の説明において、同一の符号が付されたものは実質的に同様の内容を示している。
【００１６】
本実施の形態に係る撮像装置は、試料を撮像する。ここでは、撮像装置が試料を撮像した画像（以下、試料画像ともいう）に基づいて検査を行う検査装置とする。検査装置は、微細なパターンが形成された半導体ウェハ等の試料を検査するマクロ検査装置である。検査装置は、試料画像の反射輝度値に基づいて、マクロ検査を行う。例えば、検査装置は、試料画像の反射輝度値を閾値したり、試料画像を他の画像と比較したりすることで、欠陥を検出する。以下の説明では、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）センサやＣＭＯＳ（Complementary metal-oxide-semiconductor）センサなどのイメージセンサのチップが形成される半導体ウェハを試料とする。
【００１７】
．
本実施の形態にかかる撮像装置、及び撮像方法について、図１を用いて説明する。図１は、撮像装置の全体構成を模式的に示す図である。撮像装置１００は、光源１０と、検出器１１と、フィルタ１３と、フィルタ１４と、ステージ３０と、処理装置５０と、を備えている。なお、図１に示す構成以外の光学素子、例えば、レンズやミラーなどが光学系に適宜設けられていてもよい。また、単色の光源１０を用いる場合、フィルタ１３，フィルタ１４は不要となる。
【００１８】
図１では、説明の明確化のため、ＸＹＺの３次元直交座標系を示している。なお、Ｚ方向が鉛直方向であり、試料２０の厚さ方向と平行な方向である。Ｚ方向は、試料２０のパターン形成面の法線方向である。Ｘ方向、及びＹ方向が水平方向であり、試料２０のパターン形成方向と平行な方向である。
【００１９】
ステージ３０には、撮像対象の試料２０が載置されている。上記のように、試料２０はパターン付きウェハである。ステージ３０は、例えば、チャックステージであり、真空吸着により試料２０を保持する。ステージ３０は、試料２０よりも大きなサイズとなっている。よって、ステージ３０の一部は、試料２０の外側にはみ出している。ステージ３０において、試料２０の外側にある部分を周辺部分３０ａとする。つまり、試料２０がステージ３０上に乗せられている状態であっても、ステージ３０の周辺部分３０ａは、検出器１１によって撮像可能な領域となっている。
【００２０】
試料２０の上には、光源１０、及び検出器１１が配置されている。光源１０は、例えば、ライン状の照明光Ｌ１を発生する線状光源である。照明光は、試料２０の表面において、Ｙ方向に沿ったライン状の照明領域を均一に照明する。あるいは、光源１０がリング状や面状の照明光を照射してもよい。光源１０からの照明光Ｌ１は、レンズにより試料２０の表面に集光されていてもよい。光源１０は、例えば、可視光、紫外光、又は赤外光等の照明光Ｌ１を照射する。
【００２１】
光源１０は、斜め方向、すなわちＺ軸から傾いた方向から試料２０を照明する。あるいは、光源１０はＺ軸と平行な方向から試料２０を照明してもよい。ＸＺ平面において、照明光Ｌ１の光軸と、Ｚ軸との成す角度が照明角度αとなる。光軸上の照明光Ｌ１の入射角度は照明角度αとなっている。照明光Ｌ１は、Ｚ軸から照明角度αだけ傾いた方向から試料２０を照明する。なお、照明光Ｌ１の光学系には、レンズ、光スキャナ、ミラー、ビームスプリッタなどが設けられていてもよい。
【００２２】
光源１０からの照明光Ｌ１は、試料２０の表面において、ライン状の照明領域を形成する。例えば、照明光Ｌ１は図示しないレンズにより試料２０のパターン面に集光されていてもよい。照明光Ｌ１は、試料２０の表面で反射される。
【００２３】
検出器１１は、照明領域からの検出光Ｌ２を検出する。検出器１１は、Ｙ方向に受光画素が並んだラインセンサカメラである。ラインセンサでは、複数の受光画素が１列に配列されている。例えば、検出器１１は、ＣＣＤラインセンサなどを用いて、試料２０を撮像する。もちろん、検出器１１は、ラインセンサに限らず、複数の受光画素がアレイ状に配列された２次元アレイセンサであってもよい。また、図示しないレンズが検出光Ｌ２を検出器１１の受光面に結像してもよい。
【００２４】
検出器１１は、斜め方向、すなわちＺ軸から傾いた方向からの検出光Ｌ２を検出する。試料２０に対する検出器１１の角度を検出角度βとする。Ｚ軸と検出器１１の光軸との成す角度が検出角度βとなる。なお、検出光Ｌ２は、試料２０で正反射した正反射光でもよく、試料２０の表面で拡散反射した拡散反射光であってもよい。つまり、照明角度αと検出角度βは同じ値であってもよく異なる値であってもよい。また、検出光Ｌ２は、試料２０のパターンにより回折した回折光であってもよい。照明角度α、及び検出角度βは、０°で一致していてもよい。この場合、ハーフミラーのビームスプリッタにより照明光Ｌ１と検出光Ｌ２の光路を分岐してもよい。
【００２５】
そして、試料２０と照明領域の相対位置を変えながら、検出器１１が試料２０を撮像する。具体的には、ステージ３０は、Ｘ方向に移動可能となっている。ステージ３０をＸ方向に移動させながら、光源１０で照明された照明領域からの検出光Ｌ２を検出器１１が検出する。そして、検出器１１によって検出された検出光Ｌ２の輝度に応じた検出データが処理装置５０に入力される。さらに、処理装置５０は、ステージ３０の駆動を制御している。そして、処理装置５０は、検出器１１の検出した検出光Ｌ２の輝度変化を可視化する。こうすることで、試料２０全面の画像を取得することができる。
【００２６】
このようにして、処理装置５０は、試料２０の２次元画像を試料画像として取得する。処理装置５０は、取得した試料画像に基づいて、検査を行う。試料２０に欠陥がある場合、検出光Ｌ２の強度が変化するため、試料画像の輝度が変化する。例えば、欠陥がある箇所では、試料画像の輝度が低くなる。あるいは、欠陥がある箇所では、試料画像の輝度が高くなる。よって、試料画像の輝度変化に応じて、欠陥を検出することができる。
【００２７】
処理装置５０は、検出器１１のシェーディングを補正している。なお、シェーディングとは、受光画素の検出感度のばらつきに対応している。処理装置５０は、キャリブレーションデータを用いて、検出器１１の受光画素の検出感度のばらつきを補正している。例えば、キャリブレーションデータには、受光画素毎に係数が設定されている。処理装置５０は、キャリブレーションデータをメモリなどに記憶している。処理装置５０が、係数を各受光画素の出力値に乗じることでシェーディングを補正している。処理装置５０は、シェーディングを補正した画像に基づいて、検査を行っている。
【００２８】
さらに、処理装置５０は、シェーディング補正するためのキャリブレーションデータを更新している。例えば、照明光Ｌ１として、紫外光を用いた場合、検出器１１が短期間で劣化してしまう。さらに、検出器１１の受光画素毎に劣化度合いが異なる。検出器１１の劣化により、シェーディングプロファイルが変化してしまう。つまり、時間の経過ととともに、検出器１１のシェーディング量が変化していってしまう。そこで、本実施の形態では、処理装置５０は、キャリブレーションデータを繰り返し取得している。処理装置５０は、最新のキャリブレーションデータに基づいて、シェーディング補正を行っている。なお、処理装置５０によるシェーディングの補正処理については後述する。
【００２９】
光源１０と試料２０との間には、フィルタ１３が配置されている。また、試料２０と検出器１１との間には、フィルタ１４が配置されている。フィルタ１３、及びフィルタ１４は、例えば、バンドパスフィルタ等の波長選択フィルタである。実際には複数のフィルタ１３、フィルタ１４が、光路中に挿脱可能に配置されている。例えば、複数のバンドパスフィルタの中から選択された１つのバンドパスフィルタがフィルタ１３、又はフィルタ１４として、光路中に挿入される。フィルタ１３，又はフィルタ１４として、バンドパスフィルタを用いることで、検出される光を単色にすることができる。
【００３０】
フィルタ１３、１４を挿脱することで、照明波長又は検出波長を選択的に取り出すことができる。あるいは、光源１０を複数用意することで照明波長を変えてもよい。つまり、波長が異なる光源１０を複数用意して、光源１０を切り替えて用いてもよい。
【００３１】
さらに、光源１０と検出器１１の角度は可変になっている。例えば、光源１０をＹ軸周りに回転させることで、照明光Ｌ１の照明角度αを変えることができるようになっている（図１の矢印Ａ参照）。また、検出器１１をＹ軸周りに回転させることで、検出器１１の検出される検出角度βを変えることができるようになっている（図１の矢印Ｂ参照）。
【００３２】
光源１０と検出器１１の角度は独立して調整することができる。つまり、照明角度α、及び検出角度βを独立して変えることができる。あるいは、ステージ３０をＸ軸またはＹ軸周りに傾けて照明光及び検出器１１の角度を変更してもよい。なお、検出角度を変えるために光源１０又は検出器１１を移動すると、フィルタ１３，又はフィルタ１４も移動する。
【００３３】
以下、処理装置５０におけるシェーディング補正について説明する。処理装置５０は、画像取得部５１と、キャリブレーションデータ生成部５２と、補正部５３と、を備えている。
【００３４】
画像取得部５１は、試料画像を取得する。つまり、ステージ３０に試料２０が載置された状態で、検出器１１が試料２０からの検出光Ｌ２を検出する。そして、ステージ３０をＸ方向に移動させることで、画像取得部５１が試料２０の二次元画像を取得することができる。試料画像は、試料２０の全体の画像でもよく、一部の画像でもよい。なお、試料画像のデータを試料データとする。つまり、試料データは、試料２０からの検出光Ｌ２を検出器１１で検出した時の各受光画素の出力値となる。試料データは検出器１１の各受光画素での受光量に応じて変化する。処理装置５０は、試料データをメモリなどに格納する。
【００３５】
さらに、画像取得部５１は、ステージ３０の周辺部分３０ａの画像（以下、周辺画像とする）を取得する。つまり、試料２０がステージ３０に載置されている状態で、検出器１１が周辺部分３０ａを撮像する。周辺部分３０ａは、ステージ３０の上面であって、試料２０よりも外側にある部分である。具体的には、光源１０が照明光Ｌ１により周辺部分３０ａを照明する。照明された周辺部分３０ａからの検出光Ｌ２を検出器１１が検出する。ステージ３０をＸ方向に移動させることで、画像取得部５１が周辺部分３０ａの二次元画像を取得することができる。なお、周辺画像のデータを周辺データとする。つまり、周辺データは、周辺部分３０ａからの検出光Ｌ２を検出器１１で検出した時の出力値となる。処理装置５０は、周辺データをメモリなどに格納する。
【００３６】
キャリブレーションデータ生成部５２は、シェーディングを補正するためのキャリブレーションデータを生成する。具体的には、キャリブレーションデータ生成部５２は、所定の期間経過する前後の周辺データにより、キャリブレーションデータを生成する。つまり、キャリブレーションデータ生成部５２は、撮像日時Ｔ１に撮像された周辺画像と、撮像日時Ｔ２に撮像された周辺画像とを比較し、劣化度合いに応じた係数を受光画素毎に求める。キャリブレーションデータは、受光画素に対して設定された係数を有している。
【００３７】
そして、補正部５３は、キャリブレーションデータを用いて、試料画像のシェーディングを補正する。例えば、補正部５３は、受光画素毎に係数を乗じることで、試料画像のシェーディングを補正している。つまり、受光画素の出力値に係数を乗じることで、シェーディング補正された試料画像（補正画像ともいう）が求められる。処理装置５０が、補正画像に基づいて検査を行うことで、試料２０をより適切に検査することができる。
【００３８】
図２、及図３は、ベアウェハを試料２０とした場合の試料データ（ベアウェハデータともいう）を示すグラフである。図２、及び図３は、検出器１１の受光画素毎の出力値をプロットしたプロファイルデータである。横軸が検出器１１の画素アドレスであり、縦軸が正規化された画素の出力値である。
【００３９】
ここでは、ベアウェハを基準試料とする。ベアウェハでは、パターンが形成されていないため、シェーディングがない理想的な状態では受光画素の出力値が同じ値になるはずである。換言すると、シェーディングがある場合、受光画素の受光量が同じであっても、図２、図３のように、受光画素の出力値が異なる値となる。
【００４０】
図２は撮像日時Ｔ１で撮像されたベアウェハ画像のベアウェハデータであり、図３は、撮像日時Ｔ２で撮像されたベアウェハ画像のベアウェハデータである。撮像日時Ｔ１と撮像日時Ｔ２とは、１週間異なっている。つまり、撮像日時Ｔ２は、撮像日時Ｔ１から１週間後の日時となっている。図２、及び図３は、同じベアウェハかつ同じ検出器１１を用いて、同じ撮像条件で測定された試料データを示している。図２と図３のベアウェハデータを比較することで、１週間経過後の検出器１１の受光画素毎の劣化度合いを求めることができる。また、図２と図３とでは、受光画素の出力値の平均値が同じ値になるように規格化されたデータを示している。
【００４１】
図４は、図２と図３のベアウェハデータを比較することで得られたプロファイルの変化率を示すグラフである。図２に示すように、受光画素毎に変化率が異なっている。最大で１％程度シェーディング量が変化している。
【００４２】
処理装置５０は、図４に示すプロファイルの変化を打ち消すように、シェーディング補正を行う。図５は、図４と同じ撮像日時での周辺画像のプロファイルの変化率を示す図である。つまり、図５は、撮像日時Ｔ１の周辺画像の周辺データと、撮像日時Ｔ２の周辺画像との周辺データを比較することで得られたグラフである。なお、図５は、２００画素分の移動平均値を示している。
【００４３】
周辺データのシェーディング量の変化率（図５）と、ベアウェハデータのシェーディング量の変化率（図４）は、ほぼ同様になっている。図４のデータをＡ、図５のデータをＢとした場合、Ａ／Ｂのプロファイルを図６に示す。図６に示すように、プロファイルの変化率を低減することができる。具体的には、図４では最大で１％程度であったシェーディング量の変化が図６では、最大で０．３％程度に低減している。このように、周辺データを用いることで、撮像日時Ｔ１と撮像日時Ｔ２でのシェーディング量の変化を打ち消すことができる。処理装置５０が、周辺データのプロファイルの変化率を用いることで、試料画像のシェーディング量を補正することができる。具体的には、キャリブレーションデータ生成部５２が、撮像日時の異なる周辺画像の周辺データを用いて、キャリブレーションデータを生成する。
【００４４】
画像取得部５１は、試料画像と、周辺画像とを取得する。キャリブレーションデータ生成部５２は、撮像日時Ｔ１と撮像日時Ｔ２の周辺データに基づいて、キャリブレーションデータを生成する。キャリブレーションデータには、受光画素毎にシェーディングを打ち消すための係数が設定されている。そして、補正部５３は、キャリブレーションデータを用いて試料画像のシェーディングを補正する。補正部５３は、受光画素毎に係数を乗じることで、試料データを補正する。これにより、適切にシェーディングが補正された試料画像（補正画像ともいう）を撮像することができる。
【００４５】
さらに、本実施の形態では、検出器１１が、ステージ３０において、試料２０からはみ出した周辺部分３０ａを撮像している。そして、２つの周辺画像に基づいて、キャリブレーションデータ生成部５２がキャリブレーションデータを生成している。つまり、撮像日時が異なる２つの周辺画像の周辺データを受光画素毎に比較することで、係数を求めている。
【００４６】
このようにすることで、簡便にキャリブレーションデータを作成することができる。つまり、ベアウェハなどのキャリブレーション用試料を用いることなく、キャリブレーションデータを更新することができる。つまり、ベアウェハをステージ３０に搬送する必要がなくなるため、タクトタイムの増加を抑制することができる。
【００４７】
さらに、試料２０が配置された状態であっても、周辺部分３０ａを撮像することができる。よって、周辺部分３０ａの撮像後、速やかに試料２０を撮像することができる。あるいは、試料２０の撮像後、速やかに周辺部分３０ａを撮像することができる。したがって、試料２０の撮像直後又は撮像直前に撮像された周辺画像の周辺データに基づいて、キャリブレーションデータ生成部５２がキャリブレーションデータを生成することができる。試料２０の撮像直前又は撮像直後に周辺画像を撮像することができるため、周辺画像の撮像時と試料画像の撮像時とで、シェーディング量の違いがほとんど無くなる。これにより、試料画像のシェーディングを適切に補正することができる。
【００４８】
例えば、処理装置５０は、試料２０となるパターン付きウェハを載置する毎に、キャリブレーションデータを更新すればよい。撮像装置１００は、周辺部分３０ａを撮像することで、キャリブレーションデータを更新することができる。これにより、時間の経過とともに検出器１１の受光画素が劣化する場合でもあっても、適切にシェーディングを補正することができる。さらに、ベアウェハなどのキャリブレーション用試料をステージ３０に搬送しなくても、キャブレーションデータを更新することができる。よって、処理装置５０は、簡便かつ適切に、試料画像のシェーディングを補正することができる。
【００４９】
以下、キャリブレーションデータを生成する一例について説明する。補正後の輝度値Ｃ２は以下の式（１）で求めることができる。
Ｃ２＝Ｓ２×（Ｗ０／Ｗ１）×（Ｐ１／Ｐ２）    ・・・（１）
【００５０】
Ｗ０、Ｗ１は、試料２０をベアウェハとした場合のベアウェハデータである。具体的には、Ｗ０は初期状態におけるベアウェハデータ（以下、初期ベアウェハデータＷ０とする）である。初期ベアウェハデータＷ０は、撮像日時Ｔ０におけるベアウェハデータである。Ｗ１は、撮像日時Ｔ０よりも後の撮像日時Ｔ１におけるベアウェハデータである。
【００５１】
Ｓ２は、検査対象となる試料２０の試料データであり、撮像日時Ｔ２での試料データである。つまり、Ｓ２は、試料２０を撮像したときの検出器１１の出力値となる。Ｐ１、Ｐ２は、周辺データである。Ｐ１は、撮像日時Ｔ１における周辺データである。Ｐ２は、撮像日時Ｔ２における周辺データである。なお、キャリブレーションデータ生成部５２は、Ｙ方向における移動平均を求めることで、周辺データＰ１、Ｐ２を平滑化してもよい。
【００５２】
（Ｗ０／Ｗ１）×（Ｐ１／Ｐ２）が、試料画像をシェーディング補正するための係数となる。そして、補正部５３が、受光画素毎に、係数を試料データＳ２に乗じることで、試料画像のシェーディングを補正する。これにより、補正部５３が適切にシェーディング補正された補正画像を算出することができる。そして、処理装置５０は、補正画像に基づいて検査を行う。
【００５３】
ここでは、周辺データＰ１は、ベアウェハデータＷ１の測定開始直前に測定されている。つまり、周辺データＰ１は、ベアウェハがステージ３０に載せられた状態で撮像された周辺画像の周辺データである。周辺データＰ２は、試料データＳ２の測定開始直前に測定されている。つまり、周辺データＰ２は、試料２０がステージ３０に載せられた状態で撮像された周辺画像の周辺データである。具体的には、試料画像又はベアウェハ画像を撮像するためのスキャン開始時に周辺部分３０ａを撮像している。周辺部分３０ａの周辺画像を撮像した後に、ステージ３０を駆動して、ベアウェハ、又は試料２０を撮像している。換言すると、ステージ３０は、周辺部分３０ａをスキャンした後に、ベアウェハ、又は試料２０の全体をスキャンしている。
【００５４】
このように、キャリブレーションデータ生成部５２は、ステージ３０が撮像対象の試料２０を吸着した時の周辺データ及び試料データを用いて、キャリブレーションデータを生成している。さらに、キャリブレーションデータ生成部５２は、ステージ３０に試料２０としてベアウェハを載せたときの周辺データ及び試料データを用いて、キャリブレーションデータを生成してもよい。このようにすることで、シェーディング補正をより高い精度で行うことができる。
【００５５】
以下、図７を用いて、本実施の形態にかかる撮像方法について説明する。図７は、撮像方法を示すフローチャートである。なお、図７では、例えば、所定期間（例えば、１週間）毎にベアウェハを撮像して、キャリブレーションデータを生成する例を示している。
【００５６】
まず、初期ベアウェハデータＷ０を取得する（Ｓ１０）。初期ベアウェハデータＷ０は、上記の通り、初期状態におけるベアウェハ画像のデータである。つまり、撮像日時Ｔ０において、ベアウェハをステージ３０に載せて、検出器１１が試料２０を撮像する。これにより、撮像日時Ｔ０における初期ベアウェハデータが取得される。
【００５７】
次に、ベアウェハと周辺部分３０ａを撮像して、ベアウェハデータＷ１と周辺データＰ１とを取得する（Ｓ１１）。つまり、撮像日時Ｔ１において、試料２０であるベアウェハをステージ３０に載せて、検出器１１がベアウェハ画像及び周辺画像を撮像する。これにより、撮像日時Ｔ１におけるベアウェハデータＷ１、及び周辺データＰ１が取得される。なおベアウェハ画像と周辺画像とを撮像する順番は特に限定されるものではない。周辺画像の撮像前にベアウェハ画像を撮像してもよく、周辺画像の撮像後にベアウェハ画像を撮像してもよい。あるいは、ベアウェハ画像の撮像途中に周辺画像を撮像してもよい。ベアウェハ画像の撮像前後に周辺画像を撮像してもよい。
【００５８】
試料２０及び周辺部分３０ａを撮像して、試料データＳ２と周辺データＰ２とを取得する（Ｓ１２）。つまり、撮像日時Ｔ２において、検査対象の試料２０をステージ３０に載せて、検出器１１が試料画像及び周辺画像を撮像する。これにより、撮像日時Ｔ２における試料データＳ２、及び周辺データＰ２が取得される。なお、試料画像と周辺画像とを撮像する順番は特に限定されるものではない。周辺画像の撮像前に試料画像を撮像してもよく、周辺画像の撮像後に試料画像を撮像してもよい。あるいは、試料画像の撮像途中に周辺画像を撮像してもよい。試料画像の撮像前後に周辺画像を撮像してもよい。
【００５９】
次に、キャリブレーションデータ生成部５２がキャリブレーションデータを生成する（Ｓ１３）。そして、補正部５３がキャリブレーションデータを用いて、試料画像のキャリブレーションを補正する（Ｓ１４）。つまり、処理装置５０は、上記の式（１）を用いて、試料画像のシェーディングを補正する。なお、キャリブレーションデータの生成ステップＳ１３と、シェーディングの補正ステップＳ１４は実質的に同時に行われてもよく、順番に行われてもよい。
【００６０】
次に、処理装置５０は、前回のベアウェハの撮像日時Ｔ１から所定期間（例えば１週間）経過したか否かを判定する（Ｓ１５）。ベアウェハの撮像日時Ｔ１から所定期間経過していた場合（Ｓ１５のＹＥＳ）、ベアウェハをステージ３０に搬送して、Ｓ１１を再度実施する。これにより、Ｐ１、及びＷ１が更新される。
【００６１】
ベアウェハの撮像日時Ｔ１から所定期間経過していない場合（Ｓ１５のＮＯ）、次の試料２０をステージ３０に搬送して、Ｓ１３〜Ｓ１５の処理を行う。これにより、周辺データＰ２が更新される。つまり、キャリブレーションデータ生成部５２が、新たに取得された周辺データＰ２を用いて、キャリブレーションデータを更新する。補正部５３が次の試料２０の補正画像を求めることができる。このようにすることで、頻繁にベアウェハをステージ３０に搬送することなく、適切なキャリブレーションデータを生成することができる。よって、簡便かつ適切にシェーディング補正を行うことができる。
【００６２】
なお、上記の説明では、試料２０がステージ３０に搬送される毎に、周辺データＰ２が取得されているが、周辺データＰ２の取得タイミングは特に限定されるものではない。例えば、シェーディング量の時間変化が小さい場合、周辺データＰ２の取得タイミングを減らすことができる。例えば、複数の試料２０毎、又は所定の時間毎に周辺データＰ２が更新されていてもよい。
【００６３】
また、ベアウェハをステージ３０に載せる頻度を少なくすることができる。例えば、ベアウェハの撮像を１週間に１回程度にすることができる。したがって、タクトタイムの増加を防ぐことができる。ベアウェハを撮像する頻度は、検査対象の試料２０を撮像する頻度より少なければよい。
【００６４】
キャリブレーションデータを算出するための周辺データを複数回測定することで、ランダムノイズを低減することができる。例えば、周辺画像を複数回撮像して、その積算値を用いてもよい。あるいは、周辺部分３０ａのスキャン速度を、試料２０のスキャン速度よりも遅くしてもよい。このようにすることで、Ｓ／Ｎ比を向上することができるため。より精度よくシェーディングを補正することができる。
【００６５】
試料画像の撮像前後に周辺画像を撮像してもよい。試料画像の撮像前の周辺データの撮像後の周辺データを用いて、キャリブレーションデータを生成してもよい。試料画像の撮像前後の周辺データを比較することで、試料画像の撮像中、つまり、ステージ３０の走査中におけるシェーディング量の変化を評価することができる。したがって、より適切に試料画像のシェーディング量を補正することができる。
【００６６】
次に、ステージ３０の一例について、図８、図９を用いて説明する。図８は、ステージ３０の構成を示す上面図である。図９は、ステージ３０の構成を示す側面断面図である。ステージ３０は、例えば、特許文献２に示す基板保持装置と同様の構成を備えている。
【００６７】
ステージ３０は、シール部３１、シールピン３３、支持ピン３５、吸着空間３６、排気口３８、及びステージ台３９を備えている。なお、以下の説明において、試料２０と垂直な方向をＺ方向とし、Ｚ方向と垂直な試料２０の平面をＸＹ平面とする。
【００６８】
ステージ台３９は、円盤状の台座であり、試料２０よりも大きい外形を有している。ステージ台３９には、試料２０を吸着固定するための排気口３８が設けられている。排気口３８は、ステージ台３９を貫通する吸着穴となっている。排気口３８は図示しない真空ポンプなどに接続されている。排気口３８は、吸着空間３６を排気する
【００６９】
ステージ台３９上には、シール部３１が設けられている。シール部３１は、ステージ台３９の表面から上方に突出した凸部によって形成されている。シール部３１は、試料２０の外周縁近傍に連続的に形成されている。試料２０は、実質的に円形の外形を有する半導体ウェハである。よって、シール部３１は、試料２０の外周縁に沿って円環状に形成されている。シール部３１は、試料２０の周縁部の直下に配置される。
【００７０】
シール部３１の外形は試料２０の外形よりも大きくなっている。よって、シール部３１は、試料２０の外側にはみ出しているため、シール部３１の一部が周辺部分３０ａとなる。シール部３１の頂面３１ａは、平坦度が高いため、周辺データの取得に好適である。また、シール部３１を周辺部分３０ａとすることで、容易に周辺画像を撮像することができる。
【００７１】
ステージ台３９上において、シール部３１よりも内側の空間が、吸着空間３６となっている。シール部３１が吸着空間３６と、外部空間（吸着空間３６よりも外側の空間）を区画する外周壁となる。
【００７２】
吸着空間３６には、複数の支持ピン３５が設けられている。支持ピン３５は、ステージ台３９の表面から上方に突出している。ＸＹ平面において、複数の支持ピン３５は、ほぼ一定の間隔で、ステージ台３９上に配列されている。すなわち、隣接する支持ピン３５の間隔がほぼ一定になっている。複数の支持ピン３５は、ほぼ同じ高さ、及びほぼ同じ径で設けられている。
【００７３】
シール部３１の頂面３１ａには、複数のシールピン３３が設けられている。シールピン３３は、シール部３１の頂面３１ａから上方に突出している。ＸＹ平面において、複数のシールピン３３は、ほぼ一定の間隔でシール部３１上に配列されている。すなわち、隣接するシールピン３３の間隔がほぼ一定になっている。複数のシールピン３３は、ほぼ同じ高さ、及びほぼ同じ径で設けられている。また、試料２０の搬送時に位置ずれを考慮して、シールピン３３は、試料２０の直下だけでなく、試料２０の外形よりも外側にも設けられている。
【００７４】
シールピン３３の頂面の高さと、支持ピン３５の頂面の高さとほぼ同じになっている。よって、試料２０は、支持ピン３５、及びシールピン３３と当接する。なお、シールピン３３の頂面は、支持ピン３５の頂面よりも低くなっていてもよい。
【００７５】
周辺部分３０ａは、シール部３１とシールピン３３とを含んでいる。つまり、シール部３１とシールピン３３とを含む領域が周辺部分３０ａとなる。そして、検出器１１がシール部３１とシールピン３３からの検出光を検出することで、周辺部分３０ａが撮像される。
【００７６】
図１０に周辺部分３０ａを撮像した周辺画像の一例を示す。なお、図１０において、試料２０は、ベアウェハとなっている。図９では、横軸がＹ方向、つまり検出器１１の受光画素の配列方向となっており、縦方向がステージ３０による走査方向となっている。よって、周辺部分３０ａの二次元画像が周辺画像となる。
【００７７】
ここでは、検出器１１の受光画素毎に出力値（輝度値）の平均値を取ることで、キャリブレーションデータ生成部５２が周辺データを生成している。つまり、二次元画像においてＸ方向に並ぶ複数の画素の輝度を積分して、積分値を画素数で除する。このようにすることで、周辺データのプロファイルを算出している。
【００７８】
図１０に示すように、周辺画像では、シールピン３３が、シール部３１よりも暗くなっている。つまり、シールピン３３からの検出光を受光する画素では、シール部３１からの検出光を受光する画素よりも、輝度値が小さくなる。よって、キャリブレーションデータ生成部５２が、周辺画像の内、シール部３１の領域のみの周辺データを用いて、キャリブレーションデータを生成する。つまり、シールピン３３に対応する箇所の周辺データを排除して、キャリブレーションデータを生成する。
【００７９】
例えば、周辺画像において、シールピン３３に対応する箇所のＸＹアドレスが既知の場合、シールピン３３に対応する箇所をマスクする。あるいは、キャリブレーションデータ生成部５２が、周辺画像を画像処理することにより、シールピン３３となる画素アドレスを特定してもよい。キャリブレーションデータ生成部５２が、シール部３１のみにおける画素の輝度値の平均値を周辺データする。キャリブレーションデータ生成部５２が、シールピン３３とシールピン３３との間の帯状の領域６１において、輝度値の平均値をＹアドレス毎に求めればよい。このようにすることで、より精度の高いシェーディング補正が可能となる。
【００８０】
上記した処理装置５０の処理のうちの一部又は全部は、コンピュータプログラムによって実行されてもよい。上述したプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（ｎｏｎ−ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ  ｃｏｍｐｕｔｅｒ  ｒｅａｄａｂｌｅ  ｍｅｄｉｕｍ）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（ｔａｎｇｉｂｌｅ  ｓｔｏｒａｇｅ  ｍｅｄｉｕｍ）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ＲＯＭ)、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ  ＰＲＯＭ)、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ  ｃｏｍｐｕｔｅｒ  ｒｅａｄａｂｌｅ  ｍｅｄｉｕｍ)によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
【００８１】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はその目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に、上記の実施形態による限定は受けない。
【符号の説明】
【００８２】
１００  撮像装置
１０  光源
１１  検出器
１３  フィルタ
１４  フィルタ
２０  試料
３０  ステージ
３０ａ  周辺部分
５０  処理装置
５１  画像取得部
５２  キャリブレーションデータ生成部
５３  補正部
Ｗ０  初期ベアウェハデータ
Ｗ１  ベアウェハデータ
Ｐ１  周辺データ
Ｐ２  周辺データ
Ｓ２  試料データ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020194864.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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