(57)【要約】【課題】ＴＤＩセンサを使用した検査装置の検査精度を向上させる。【解決手段】検査装置は、荷電粒子または電磁波のいずれか１つをビームとして照射する１次光学系と、検査対象を保持可能な移動部であって、検査対象を、１次光学系によるビームの照射位置上を所定の方向に移動させる移動部と、所定の方向に所定の段数だけ配列された撮像素子を有するＴＤＩセンサであって、移動部を所定の方向に移動させながら行われるビームの検査対象への照射によって得られる二次荷電粒子の量を時間遅延積分方式によって所定の方向に沿って積算して積算検出量として転送するＴＤＩセンサと、積算検出量に基づいて、画像データを生成する画像データ生成部と、積算検出量または画像データを、移動部が積算中に所定距離移動するのに要した時間に基づいて正規化する正規化部とを備える。【選択図】図６
2014202481.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査装置であって、
荷電粒子または電磁波のいずれか１つをビームとして照射する１次光学系と、
検査対象を保持可能な移動部であって、前記検査対象を、前記１次光学系による前記ビームの照射位置上を所定の方向に移動させる移動部と、
前記所定の方向に所定の段数だけ配列された撮像素子を有するＴＤＩセンサであって、前記移動部を前記所定の方向に移動させながら行われる前記ビームの前記検査対象への照射によって得られる二次荷電粒子の量を時間遅延積分方式によって前記所定の方向に沿って積算して積算検出量として転送するＴＤＩセンサと、
前記積算検出量に基づいて、画像データを生成する画像データ生成部と、
前記積算検出量または前記画像データを、前記移動部が前記積算中に所定距離移動するのに要した時間に基づいて正規化する正規化部と
を備えた検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の検査装置であって、
前記正規化部は、前記正規化に加えて、予め定められたオフセット量を、前記正規化の前または後の、前記積算検出量または前記画像データの階調値から減算する処理を行う
検査装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の検査装置であって、
前記ＴＤＩセンサは、前記所定の方向に前記所定の段数だけ配列された撮像素子によって構成される撮像素子群が、前記所定の方向と直交する方向に複数段配列されて構成され、
前記正規化部は、前記正規化に加えて、前記撮像素子群ごとに予め定められた増減比率を、前記正規化の前または後の、前記積算検出量または前記画像データの階調値に乗算する処理を行う
検査装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の検査装置であって、
前記正規化部は、デジタル値の前記積算検出量を正規化する
検査装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の検査装置であって、
前記正規化部は、アナログ値の前記積算検出量を正規化する
検査装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の検査装置であって、
前記所定距離は、前記所定の段数の前記撮像素子に相当する距離である
検査装置。
【請求項７】
検査用画像データの生成方法であって、
検査対象を所定の方向に移動させながら、荷電粒子または電磁波のいずれか１つをビームとして、照射する工程と、
所定の方向に所定の段数だけ配列された撮像素子を有するＴＤＩセンサを使用して、前記ビームの前記検査対象への照射によって得られる二次荷電粒子の量を時間遅延積分方式によって前記所定の方向に沿って積算して積算検出量として検出する工程と、
前記積算検出量に基づいて、画像データを生成する工程と、
前記積算検出量または前記画像データを、前記検査対象が前記積算中に所定距離移動するのに要した時間に基づいて正規化する工程と
を備えた検査用画像データの生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子または電磁波を検査対象に照射して、検査対象の表面に形成されたパターンの欠陥等を検査するために検査用画像データを生成する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハなどの検査対象に対して荷電粒子または電磁波を照射して、検査対象の表面の性状に応じて得られる二次荷電粒子を撮像装置で検出し、その検出結果に基づいて生成される画像データを用いて、検査対象の表面に形成されたパターン等を検査するための検査装置が広く知られている（例えば、下記の特許文献１〜３）。こうした検査装置として、検査対象を保持した移動ステージを移動させながら、検査対象に荷電粒子または電磁波を照射し、移動ステージが撮像素子１画素分の距離を移動するごとに撮像装置から受光量を取り込んで、画像データを生成する方式が多く採用されている。かかる方式では、撮像装置として、ＴＤＩ（Time Delay Integration）センサが使用される。ＴＤＩセンサは、垂直段方向（移動ステージの移動方向と一致する）に所定の段数だけ配列された撮像素子を有しており、二次荷電粒子の量を時間遅延積分方式によって移動ステージ（検査対象）の移動に同期して垂直段方向に積算して、移動ステージが１画素移動するごとに、積算された検出量を転送する。かかる方式によれば、所定の段数分だけ二次荷電粒子の量が積算されるので、検査対象を高速に移動させる場合であっても、高感度の撮像を行うことができる。かかるＴＤＩセンサは、移動ステージの移動と、垂直段方向の転送とが同期していることが前提となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２００２/００１５９６号公報
【特許文献２】特開２００７−４８６８６号公報
【特許文献３】特開平１１−１３２９７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、現実的には、移動ステージを常に一定速度で移動させることは困難である。この問題は、装置の組付精度、移動ステージと固定部材（例えば、ガイドレール）との摩擦、制御精度など種々の要因に起因する。移動ステージの移動速度にムラが生じると、１画素分の距離を移動するのに要する時間に変動が生じることになる。このことは、撮像素子の露光時間に変動が生じることを意味する。露光時間の変動は、画像データの精度に影響を及ぼすこととなる。具体的には、相対的に短い時間露光されて転送された検出値は、本来有するべき輝度値よりも暗い輝度値となり、相対的に長い時間露光されて転送された検出値は、本来有するべき輝度値よりも明るい輝度値となる。つまり、得られた画像データには、検査対象の表面に形成されたパターン等に依存しない輝度ムラが移動ステージの移動方向に沿って生じることになる。かかる輝度ムラが生じると、検査精度が低下することになる。このようなことから、ＴＤＩセンサを使用した検査装置において、検査精度の向上が求められる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、例えば、以下の形態として実現することが可能である。
【０００６】
本発明の第１の形態は、検査装置として提供される。この検査装置は、荷電粒子または
電磁波のいずれか１つをビームとして照射する１次光学系と、検査対象を保持可能な移動部であって、検査対象を、１次光学系によるビームの照射位置上を所定の方向に移動させる移動部と、所定の方向に所定の段数だけ配列された撮像素子を有するＴＤＩセンサであって、移動部を所定の方向に移動させながら行われるビームの検査対象への照射によって得られる二次荷電粒子の量を時間遅延積分方式によって所定の方向に沿って積算して積算検出量として転送するＴＤＩセンサと、積算検出量に基づいて、画像データを生成する画像データ生成部と、積算検出量または画像データを、移動部が積算中に所定距離移動するのに要した時間に基づいて正規化する正規化部とを備える。
【０００７】
かかる検査装置によれば、移動部の移動速度にばらつきが生じても、つまり、検査対象の露光時間のばらつきが生じても、その影響が緩和された画像データを生成できる。その結果、当該画像データを用いた検査の精度を向上できる。
【０００８】
本発明の第２の形態として、第１の形態において、正規化部は、正規化に加えて、予め定められたオフセット量を、正規化の前または後の、積算検出量または画像データの階調値から減算する処理を行ってもよい。かかる形態によれば、暗電流ノイズの影響を低減した精度の高い画像データを生成できる。その結果、当該画像データを用いた検査の精度を向上できる。
【０００９】
本発明の第３の形態として、第１または第２の形態において、ＴＤＩセンサは、所定の方向に所定の段数だけ配列された撮像素子によって構成される撮像素子群が、所定の方向と直交する方向に複数段配列されて構成されていてもよい。正規化部は、正規化に加えて、撮像素子群ごとに予め定められた増減比率を、正規化の前または後の、積算検出量または画像データに乗算する処理を行ってもよい。かかる形態によれば、所定の方向と直交する方向に複数段配列される撮像素子群ごとの受光感度のばらつきを補正することができる。その結果、当該画像データを用いた検査の精度を向上できる。
【００１０】
本発明の第４の形態として、第１ないし第３のいずれかの形態において、正規化部は、デジタル値の積算検出量を正規化してもよい。かかる形態によれば、正規化の演算を容易に行うことができる。
【００１１】
本発明の第５の形態として、第１ないし第３のいずれかの形態において、正規化部は、アナログ値の積算検出量を正規化してもよい。かかる形態によれば、量子化誤差が含まれない状態で正規化が行われるので、第４の形態と比べて、画像データの精度を高めることができる。
【００１２】
本発明の第６の形態として、第１ないし第５のいずれかの形態において、所定距離は、所定の段数の撮像素子に相当する距離であってもよい。かかる形態によれば、転送される積算検出量の積算に要した時間全体を用いて積算検出量が正規化されるので、正規化の精度が高まり、検査対象の露光時間のばらつきの影響が大幅に緩和された画像データを生成できる。
【００１３】
本発明の第７の形態は、検査用画像データの生成方法として提供される。この方法は、検査対象を所定の方向に移動させながら、荷電粒子または電磁波のいずれか１つをビームとして、照射する工程と、所定の方向に所定の段数だけ配列された撮像素子を有するＴＤＩセンサを使用して、ビームの検査対象への照射によって得られる二次荷電粒子の量を時間遅延積分方式によって所定の方向に沿って積算して積算検出量として検出する工程と、積算検出量に基づいて、画像データを生成する工程と、積算検出量または画像データを、検査対象が積算中に所定距離移動するのに要した時間に基づいて正規化する工程とを備える。かかる方法によれば、第１の形態と同様の効果を奏する。第７の形態に第２ないし第
６の形態を付加することも可能である。
【００１４】
本発明は、上述の形態のほか、検査用画像データ生成装置、検査用画像データ正規化装置、検査用画像データを生成するためのプログラムなど、種々の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施例としての検査装置の概略立面図である。
【図２】図１に示す検査装置の概略平面図である。
【図３】電子光学装置の概略構成を示す説明図である。
【図４】ＴＤＩセンサにおける二次荷電粒子の量を積算する様子を模式的に示す説明図である。
【図５】正規化の具体例を示す説明図である。
【図６】積算検出値の正規化を行うための構成の一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
Ａ．実施例：
図１および図２は、本発明の検査装置の一実施例としての半導体検査装置（以下、単に検査装置とも呼ぶ）５の概略構成を示す。図１は、検査装置５の概略立面図（図２のＡ−Ａ矢視）であり、図２は、検査装置５の概略平面図（図１のＢ−Ｂ矢視）である。検査装置５は、検査対象の表面に形成されたパターンの欠陥、検査対象の表面上の異物の存在等を検査する装置である。検査対象としては、半導体ウエハ、露光用マスク、ＥＵＶマスク、ナノインプリント用マスク（およびテンプレート）、光学素子用基板、光回路用基板等を例示できる。異物としては、パーティクル、洗浄残物（有機物）、表面での反応生成物等を例示できる。かかる異物は、例えば、絶縁物、導電物、半導体材料、または、これらの複合体などからなる。以下では、検査装置５によって半導体ウエハ（以下、単にウエハＷとも呼ぶ）を検査するものとして説明する。ウエハの検査は、半導体製造工程においてウエハの処理プロセスが行われた後、または、処理プロセスの途中で行われる。例えば、検査は、成膜工程、ＣＭＰまたはイオン注入を受けたウエハ、表面に配線パターンが形成されたウエハ、配線パターンが未だに形成されていないウエハなどを対象として行われる。
【００１７】
検査装置５は、図１に示すように、カセットホルダ１０と、ミニエンバイロメント装置２０と、主ハウジング３０と、ローダハウジング４０と、ステージ装置５０と、電子光学装置７０と、画像処理装置８０と、制御装置９０とを備えている。図１および図２に示すように、カセットホルダ１０は、カセットＣを複数個（図２では２個）保持するようになっている。カセットＣには、検査対象としての複数枚のウエハＷが上下方向に平行に並べられた状態で収納される。本実施例では、カセットホルダ１０は、昇降テーブル上の図２に鎖線で示された位置にカセットＣを自動的にセットできるように構成されている。カセットホルダ１０にセットされたカセットＣは、図２に実線で示された位置、すなわち、後述するミニエンバイロメント装置２０内の第１搬送ユニット６１の回動軸線Ｏ−Ｏ（図１参照）を向いた位置まで自動的に回転される。
【００１８】
ミニエンバイロメント装置２０は、図１および図２に示すように、ハウジング２２と、気体循環装置２３と、排出装置２４と、プリアライナ２５とを備えている。ハウジング２２の内部には、雰囲気制御されるミニエンバイロメント空間２１が形成されている。また、ミニエンバイロメント空間２１内には、第１搬送ユニット６１が設置されている。気体循環装置２３は、清浄な気体（ここでは空気）をミニエンバイロメント空間２１内で循環させて雰囲気制御を行う。排出装置２４は、ミニエンバイロメント空間２１内に供給された空気の一部を回収して外部に排出する。これによって、第１搬送ユニット６１によって
塵埃が生じたとしても、塵埃を含んだ気体が系外に排出される。プリアライナ２５は、ウエハを粗位置決めする。プリアライナ２５は、ウエハに形成されたオリエンテーションフラット（円形のウエハの外周に形成された平坦部分）や、ウエハの外周縁に形成された１つ又はそれ以上のＶ型の切欠き、すなわち、ノッチを光学的または機械的に検出して、軸線Ｏ−Ｏの周りの回転方向におけるウエハの位置を予め位置決めできるように構成されている。
【００１９】
第１搬送ユニット６１は、ミニエンバイロメント空間２１内に設置されている。この第１搬送ユニット６１は、軸線Ｏ−Ｏの周りを回転可能な多節のアームを有している。このアームは、半径方向に伸縮可能に構成されている。アームの先端には、ウエハＷを把持する把持装置、例えば、機械式チャック、真空式チャックまたは静電チャックが設けられている。かかるアームは、上下方向に移動可能になっている。第１搬送ユニット６１は、カセットホルダ１０内に保持された複数のウエハのうちの所要のウエハＷを把持し、後述するローダハウジング４０内のウエハラック４１に受け渡す。
【００２０】
ローダハウジング４０の内部には、図１および図２に示すように、ウエハラック４１と第２搬送ユニット６２とが設置されている。ミニエンバイロメント装置２０のハウジング２２と、ローダハウジング４０とは、シャッタ装置２７によって区切られており、シャッタ装置２７は、ウエハＷの受け渡し時のみに開かれる。ウエハラック４１は、複数（図１では２枚）のウエハＷを上下に隔てて水平の状態で支持する。第２搬送ユニット６２は、上述の第１搬送ユニットと基本的に同じ構成を有している。第２搬送ユニット６２は、ウエハラック４１と、後述するステージ装置５０のホルダ５５との間で、ウエハＷの搬送を行う。かかるローダハウジング４０の内部は、高真空状態（真空度としては１０−５〜１０−６Ｐａ）に雰囲気制御されるとともに、不活性ガス（例えば、乾燥純窒素）が注入される。
【００２１】
主ハウジング３０内には、図１および図２に示すように、ウエハＷを移動させる移動部の一例としてのステージ装置５０が設けられている。ステージ装置５０は、底壁上に配置された固定テーブル５１と、固定テーブル上でＹ方向（第２の方向Ｄ２とも呼ぶ）に移動するＹテーブル５２と、Ｙテーブル上でＸ方向（第１の方向Ｄ１とも呼ぶ）に移動するＸテーブル５３と、Ｘテーブル上で回転可能な回転テーブル５４と、回転テーブル５４上に配置されたホルダ５５とを備えている。Ｙテーブル５２は、主ハウジング３０の外部に設けられたアクチュエータであるサーボモータ５６によって、第２の方向Ｄ２に移動される。Ｘテーブル５３は、主ハウジング３０の外部に設けられたアクチュエータであるサーボモータ５７によって、第１の方向Ｄ１に移動される。ホルダ５５は、機械式チャックまたは静電式チャックで解放可能にウエハＷをその載置面上に保持する。ホルダ５５に保持されたウエハＷの第１の方向Ｄ１の位置は、位置測定装置（位置センサ）５８によって検知される。位置センサ５８は、干渉計の原理を使用したレーザ干渉測距装置であり、ホルダ５５の載置面の基準位置を微細径レーザによって検知する。図１および図２において、位置測定装置５８の位置は、概略的に示している。位置測定装置５８は、例えば、Ｘテーブル５３（またはホルダ５５）に固定されたミラープレートに向けてレーザを照射し、レーザ干渉計によって、レーザの入射波と、ミラープレートからの反射波との位相差に基づいて、ウエハＷ、厳密には、Ｘテーブル５３（またはホルダ３０５５５５）の座標を検出する。レーザ干渉計は、主ハウジング３０の内部に設けてもよいし、外部に設けてもよい。また、レーザ干渉計は、光ケーブルを介して、レーザの光路に設けられた光ピックアップに接続され、主ハウジング３０から離れた位置に設けられていてもよい。
【００２２】
電子光学装置７０は、荷電粒子または電磁波のいずれか１つをビームとして、第１の方向Ｄ１（図２参照）に移動中のウエハＷに照射し、それによって得られる二次荷電粒子の量を検出する。ウエハＷの移動は、ステージ装置５０によって行われる。電子光学装置７
０の詳細については、後述する。
【００２３】
図１に示す画像処理装置８０は、電子光学装置７０によって得られた二次荷電粒子の量に基づいて、画像データを生成する。生成される画像データは、輝度値を階調値として有する。画像処理装置８０は、本実施例では、メモリとＣＰＵとを備えており、予め記憶されたプログラムを実行することによって、正規化部８１および画像データ生成部８２として機能する。これらの機能については、後述する。なお、画像処理装置８０の各機能部の少なくとも一部は、専用のハードウェア回路で構成されていてもよい。
【００２４】
図１に示す制御装置９０は、検査装置５の動作全般を制御する。例えば、制御装置９０は、ステージ装置５０（より具体的には、サーボモータ５７）に移動指令を送出して、ウエハＷを保持するホルダ５５を所定の移動速度で第１の方向Ｄ１に移動させる。
【００２５】
図３は、電子光学装置７０の概略構成を示す。図示するように、電子光学装置７０は、一次光学系７２と、二次光学系７３と、ＴＤＩセンサ７５とを備えている。一次光学系７２は、荷電粒子または電磁波のいずれか１つをビームとして生成し、当該ビームをホルダ５５に保持されたウエハＷに照射する。この一次光学系７２は、光源７１と、レンズ７２ａ，７２ｄと、アパーチャ７２ｂ，７２ｃと、Ｅ×Ｂフィルタ７２ｅと、レンズ７２ｆ，７２ｈ，７２ｉと、アパーチャ７２ｇとを備えている。光源７１は、本実施例では、電子ビームを生成する電子銃である。ただし、光源７１は、荷電粒子または電磁波のいずれかを発生させる任意の手段、例えば、ＵＶ（Ultraviolet）レーザ、ＤＵＶ（Deep Ultraviolet）レーザ、ＥＵＶ（Extreme Ultraviolet）レーザ、Ｘ線レーザなどとすることができる。なお、一次光学系７２の構成、および、後述する二次光学系７３の構成は、光源７１の種類に応じて適宜変更される。
【００２６】
荷電粒子または電磁波をウエハＷに照射することによって、ウエハＷの状態（パターンの形成状態、異物の付着状態など）に応じた二次荷電粒子が得られる。二次荷電粒子は、二次放出電子、ミラー電子および光電子のいずれか、または、これらのうちの少なくとも２つが混在したものである。二次放出電子とは、二次電子、反射電子および後方散乱電子のいずれか、または、これらのうちの少なくとも２つが混在したものである。二次放出電子は、ウエハＷの表面に電子線などの荷電粒子を照射したときに、ウエハＷの表面に荷電粒子が衝突して発生する。ミラー電子は、ウエハＷの表面に電子線などの荷電粒子を照射したときに、照射した荷電粒子がウエハＷの表面に衝突せずに、当該表面近傍にて反射することによって発生する。光電子は、ウエハＷの表面に電磁波を照射したときに、当該表面から発生する。以下では、特に断る場合を除き、ウエハＷ上の異物を検査するものとして説明する。
【００２７】
レンズ７２ａ，７２ｄおよびアパーチャ７２ｂ，７２ｃは、光源７１によって生成された電子ビームを整形するとともに、電子ビームの方向を制御し、電子ビームを、斜め方向から入射するようにＥ×Ｂフィルタ７２ｅに導く。Ｅ×Ｂフィルタ７２ｅに入射された電子ビームは、磁界と電界によるローレンツ力の影響を受けて、鉛直下方向に偏向され、レンズ７２ｆ，７２ｈ，７２ｉおよびアパーチャ７２ｇを介してウエハＷに向けて導かれる。レンズ７２ｆ，７２ｈ，７２ｉは、電子ビームの方向を制御するとともに、適切な減速を行って、ランディングエネルギーを調整する。
【００２８】
ウエハＷへの電子ビームの照射によって、ウエハＷ上の異物がチャージアップされ、それによって、入射電子の一部がウエハＷに接触せずに跳ね返される。これによって、ミラー電子が二次光学系７３を介して、ＴＤＩセンサ７５に導かれる。また、入射電子の一部がウエハＷ上に接触することによって、二次放出電子が放出される。
【００２９】
電子ビームの照射によって得られた二次荷電粒子（ここでは、ミラー電子および二次放出電子）は、対物レンズ７２ｉ、レンズ７２ｈ、アパーチャ７２ｇ、レンズ７２ｆおよびＥ×Ｂフィルタ７２ｅを再度通過した後、二次光学系７３に導かれる。二次光学系７３は、電子ビームの照射によって得られた二次荷電粒子を、ＴＤＩセンサ７５に導く。二次光学系７３は、レンズ７３ａ，７３ｃと、ＮＡアパーチャ７３ｂと、アライナ７３ｄとを備えている。二次光学系７３においては、レンズ７３ａ、ＮＡアパーチャ７３ｂおよびレンズ７３ｃを通過することによって二次荷電粒子が集められ、アライナ６４によって整えられる。ＮＡアパーチャ７３ｂは、二次系の透過率・収差を規定する役割を有している。
【００３０】
ＴＤＩセンサ７５は、第１の方向Ｄ１（Ｘ方向）に所定の段数だけ配列された撮像素子を有しており、二次光学系７３によって導かれた二次荷電粒子の量を検出する。本実施例では、ＴＤＩセンサ７５の撮像素子は、第２の方向Ｄ２（Ｙ方向）にも配列される。撮像素子の配列数は、任意であるが、例えば、（Ｘ方向の画素数，Ｙ方向の画素数）＝（２０４８，５１２）、（２０４８，１０２４）、（２０４８，２０４８）、（４０９６，１０２４）、（４０９６，２０４８）、（４０９６，４０９６）などとすることができる。ＴＤＩセンサ７５での検出は、ステージ装置５０によってウエハＷを第１の方向Ｄ１に沿って移動させつつ、ウエハＷに電子ビームを照射し、それによって得られる二次荷電粒子の量を時間遅延積分方式によって第１の方向Ｄ１に沿って第１の方向Ｄ１の段数分だけ積算することによって行われる。ウエハＷの移動方向と、ＴＤＩセンサ７５による積算の方向は、同一の方向である。二次荷電粒子の量は、ウエハＷが第１の方向Ｄ１の方向に１画素移動するごとに、１段分ずつ積算される。また、第１の方向Ｄ１の段数分だけ積算された検出量、すなわち、最終段まで積算された検出量（積算検出量とも呼ぶ）は、ホルダ５５が第１の方向Ｄ１に１画素移動するごとに、画像処理装置８０に転送される。本実施例では、ＴＤＩセンサ７５は、Ａ／Ｄ変換回路を内蔵しており、積算検出量をＡ／Ｄ変換し、輝度を表すデジタル値として画像処理装置８０に転送する。
【００３１】
図４は、ＴＤＩセンサ７５が、二次荷電粒子の量を積算する様子を模式的に示す。ＴＤＩセンサの構成は、公知であるため、ここでは、二次荷電粒子の量が積算される様子のみについて説明する。ここでは、説明の便を考慮し、ＴＤＩセンサ７５は、第１の方向Ｄ１に５画素配列され、第２の方向Ｄ２には配列されていないものとして説明する。図４において、Ｐ１〜Ｐ５は、第１の方向Ｄ１に配列された各撮像素子（画素）を示す。図示する例では、ＴＤＩセンサ７５による検出の際に、ウエハＷは、画素Ｐ１からＰ５に向かう方向に移動する。図４において、Ｔ１１〜Ｔ１５は、ウエハＷが１画素分移動するのに実際に要した時間（期間）を示す。例えば、時間Ｔ１１は、画素Ｐ１に相当する距離の移動に要した時間であり、時間Ｔ１２は、画素Ｐ２に相当する距離の移動に要した時間である。
【００３２】
図４に示すように、ＴＤＩセンサ７５による検出では、まず、時間Ｔ１１の間に画素Ｐ１に、感知した二次荷電粒子の量に応じた電荷Ｑ１が蓄積される。この電荷Ｑ１は、時間Ｔ１１の経過直後のタイミングでＴＤＩセンサ７５に入力される転送クロックに従って、画素Ｐ１に隣り合う画素Ｐ２に転送される。時間Ｔ１１に続く時間Ｔ１２の間に、画素Ｐ２には、画素Ｐ１から転送された電荷Ｑ１に加えて、電荷Ｑ２が蓄積される。その結果、時間Ｔ１２の経過時には、画素Ｐ２には、電荷Ｑ１＋Ｑ２が蓄積される。この電荷Ｑ１＋Ｑ２は、時間Ｔ１２の経過直後のタイミングで画素Ｐ３に転送される。時間Ｔ１２に続く時間Ｔ１３の間に、画素Ｐ３には、画素Ｐ２から転送された電荷Ｑ１＋Ｑ２に加えて、電荷Ｑ３が蓄積される。その結果、時間Ｔ１３の経過時には、画素Ｐ３には、電荷Ｑ１＋Ｑ２＋Ｑ３が蓄積される。このようにして、電荷が順次積算されることによって、時間Ｔ１１〜Ｔ１５の経過後には、画素Ｐ５に電荷Ｑ１＋Ｑ２＋Ｑ３＋Ｑ４＋Ｑ５が蓄積され、画像処理装置８０に転送される。このようにして、ウエハＷの同一の位置から得られる二次荷電粒子の量が積算されることによって、ウエハＷを第１の方向Ｄ１に沿って高速移動させる場合であっても、全体として十分な露光時間が確保され、高感度の撮像データが得ら
れる。
【００３３】
このようにしてえられる輝度データは、ウエハＷ上の異物の有無の状況を好適に反映したものとなる。これは、上述したミラー電子は、散乱しないのに対して、二次放出電子は、散乱するので、ウエハＷ上の異物が存在する領域から得られた二次荷電粒子の量は、その他の領域から得られた二次荷電粒子の量よりも大幅に多くなるからである。つまり、異物が存在する領域は、異物が存在しない領域と比べて、輝度が高い領域として撮像される。ただし、ＴＤＩセンサ７５での二次荷電粒子の量の積算中におけるウエハＷの移動速度を厳密に一定に保つことは、現実的には困難である。つまり、ＴＤＩセンサ７５から転送される積算検出量は、それぞれ異なる露光時間で検出されたものとなる。このため、ＴＤＩセンサ７５によって得られる輝度データは、異物の存在の有無に依存しない輝度ムラが生じることになる。
【００３４】
本実施例の検査装置５は、このような輝度ムラを補正可能な構成を備えている。具体的には、ＴＤＩセンサ７５から画像処理装置８０に転送された積算検出値は、画像処理装置８０の正規化部８１の処理によって、正規化される。ここでの正規化とは、ウエハＷ（Ｘテーブル５３）の移動速度のばらつき、すなわち、ウエハＷの露光時間のばらつきに起因して生じる、積算検出値への影響（輝度ムラ）が緩和されるように、積算検出量を補正する処理である。この正規化処理は、ＴＤＩセンサ７５での積算中にウエハＷが第１の方向Ｄ１に沿って所定距離だけ移動するのに要した時間に基づいて行われる。より具体的には、正規化処理は、実移動時間Ｔｎと目標移動時間Ｔ０との比率である正規化係数Ｋを用いて、次式（１）によって行われる。ＩＶ０は、正規化前の積算検出量であり、ＩＶ１は、正規化後の積算検出量である。
ＩＶ１＝Ｋ×ＩＶ０・・・（１）
【００３５】
正規化係数Ｋは、次式（２）によって算出される。Ｔｎは、ウエハＷを所定距離だけ移動するのに実際に要した時間（以下、実移動時間とも呼ぶ）である。本実施例では、所定距離は、ＴＤＩセンサ７５の第１の方向Ｄ１の段数分の画素に相当する距離（図４の例では、５画素に相当する距離）である。このため、実移動時間Ｔｎは、ＴＤＩセンサ７５から転送される積算検出量に対応する露光時間に等しい。目標移動時間Ｔ０は、所定距離移動するのに要する時間として予め想定された時間（以下、目標移動時間とも呼ぶ）である。目標移動時間Ｔ０は、ウエハＷが所定距離移動するのに要する時間の設計値として捉えてもよい。
Ｋ＝Ｔ０／Ｔｎ・・・（２）
【００３６】
このようにして正規化部８１によって正規化された積算検出量は、画像データ生成部８２に出力される。画像データ生成部８２は、正規化部８１から受け取った積算検出値を合成して、第１の方向Ｄ１および第２の方向Ｄ２に配列された画素値（輝度値）によって構成される画像データを生成する。こうして生成された画像データは、任意の方法によって、異物の有無等の検査に用いられる。この検査は、情報処理装置などを用いて自動的に行われてもよい。例えば、情報処理装置は、輝度値が閾値以上に高い領域を検出してもよいし、生成された画像データと、予め用意された基準画像データとのパターンマッチングを行ってもよい。あるいは、検査は、画像データが表す画像、または、画像データを構成する各画素の階調値に基づいて、検査員によって行われてもよい。なお、正規化処理と画像データの生成処理との順序は、逆であってもよい。つまり、画像データ生成部８２が、ＴＤＩセンサ７５から転送されたデータを合成して画像データを生成し、その後、正規化部８１が、生成された画像データに対して正規化処理を行ってもよい。
【００３７】
図５は、正規化処理の具体例を示す。この例では、先に画像データが生成され、その後に正規化が行われる例を示している。図５（ａ）は、正規化前の画像データの画素配置を
示す。Ｘ＝１の画素群は、ＴＤＩセンサ７５によって画像処理装置８０に最初に転送された画素群である。Ｘ＝２の画素群は、Ｘ＝１の画素群の次に転送された画素群である。つまり、Ｘ方向の数字の並びは、ＴＤＩセンサ７５から転送された順番を表している。図５（ｂ）は、Ｙ方向に沿った画素群ごとの総露光時間を示す。例えば、露光時間Ｔ１は、図４に示した時間Ｔ１１〜Ｔ１５の合計値である。つまり、露光時間Ｔ１は、上述の実移動時間Ｔｎに相当する。図５（ｃ）は、積算検出値を合成して生成された画像データの各画素の画素値を表す。つまり、図５（ｃ）は、正規化前積算検出量ＩＶ０である。正規化前積算検出量ＩＶ０（画素値）は、ここでは、２５６階調の輝度値である。図５（ｄ）は、Ｘ＝ｎ（ここでは、ｎは１〜８の整数）の画素群にそれぞれ適用される正規化係数Ｋを示す。図５（ｅ）は、図５（ｃ）に示した正規化前積算検出量ＩＶ０と、図５（ｄ）に示した正規化係数Ｋとに基づき、式（２）によって算出された正規化後積算検出量ＩＶ１である。
【００３８】
かかる正規化処理を実現するための構成の一例を図６に示す。図示する例は、正規化後に画像データを生成する場合の構成である。図示するように、正規化部８１は、正規化用クロック生成器８５と、カウンタ８６と、除算部８７と、乗算部８８とを備えている。制御装置９０からステージ装置５０（サーボモータ５７）に移動指令が与えられると、Ｘテーブル５３が第１の方向Ｄ１に移動される。このＸテーブル５３の移動量は、位置センサ５８によって検出される。そして、位置センサ５８によって検出された位置情報は、ＴＤＩクロック生成器７４に入力される。ＴＤＩクロック生成器７４は、受け取った位置情報に基づいて、Ｘテーブル５３が第１の方向Ｄ１に１画素移動するたびに、ＴＤＩクロック（転送クロック）をＴＤＩセンサ７５に入力する。ＴＤＩセンサ７５は、このＴＤＩクロックに従って、電荷を積算し、最終段まで積算された電荷を、内蔵のＡ／Ｄ変換部（図示省略）に転送する。Ａ／Ｄ変換部によってデジタル値に変換された正規化前積算検出量ＩＶ０は、乗算部８８に入力される。また、ＴＤＩセンサ７５は、二次荷電粒子の量（電荷）を転送するたびに、転送を行ったことを表す転送信号をカウンタ８６に入力する。
【００３９】
一方、正規化部８１では、カウンタ８６は、正規化用クロック生成器８５によって生成される時間計測用クロックを用いて、実移動時間Ｔｎの計測を行う。具体的には、カウンタ８６は、転送信号を直近の所定回数（図４の例では、５回）だけ受信するのに要した時間を、時間計測用クロックを用いて計測し、計測された時間を実移動時間Ｔｎとして除算部８７に入力する。除算部８７は、制御装置９０から入力された目標移動時間Ｔ０と、カウンタ８６から入力された実移動時間Ｔｎとに基づいて、上記の式（２）を用いて、正規化係数Ｋを算出する。算出された正規化係数Ｋは、乗算部８８に入力され、乗算部８８での正規化処理、すなわち、上記の式（１）による演算が行われる。乗算部８８の演算結果、すなわち、正規化後積算検出量ＩＶ１は、画像データ生成部８２に入力される。
【００４０】
図示は省略するが、画像データ生成部８２が、ＴＤＩセンサ７５から転送されたデータを合成して画像データを生成し、その後、正規化部８１が、生成された画像データに対して正規化処理を行う場合には、正規化部８１は、例えば、以下のようにして正規化処理を行うことができる。正規化部８１は、まず、図６と同様に、実移動時間Ｔｎを順次計測し、あるいは、正規化係数Ｋを順次算出し、それぞれの実移動時間Ｔｎまたは正規化係数Ｋをバッファに格納しておく。次に、正規化部８１は、画像データ生成部８２によって生成された画像データから、ＴＤＩセンサ７５から１回の転送で受け取ったデータ群を、受け取った順に順次抽出する。そして、抽出されたデータ群に対して、正規化処理を行う。
【００４１】
上述した検査装置５によれば、ＴＤＩセンサ７５によって積算された正規化前積算検出量ＩＶ０が、ウエハＷの実際の露光時間（実移動時間Ｔｎ）に基づいて、正規化される。したがって、ウエハＷの移動速度、すなわち、露光時間にばらつきが生じても、露光時間のばらつきに起因する輝度ムラが緩和された画像データを生成できる。その結果、当該画
像データを用いた検査の精度を向上できる。しかも、検査装置５は、ウエハＷをＴＤＩセンサ７５の第１の方向Ｄ１の段数分の画素に相当する距離だけ移動するのに実際に要した時間を実移動時間Ｔｎとして用いて、正規化処理を行うので、つまり、ＴＤＩセンサ７５によって転送される正規化前積算検出量ＩＶ０の積算に要した時間全体を用いて正規化を行うので、当該時間全体の一部を用いる場合と比べて、正規化の精度が高まり、輝度ムラが大幅に緩和された画像データを生成できる。また、検査装置５によれば、正規化前積算検出量ＩＶ０は、デジタル値に変換された後に正規化されるので、正規化の演算を容易に行うことができる。
【００４２】
Ｂ．変形例：
Ｂ−１．変形例１：
上述した正規化処理において、上記の式（２）に使用される実移動時間Ｔｎは、ＴＤＩセンサ７５の第１の方向Ｄ１の段数分の画素に相当する距離のうちの一部の距離だけウエハＷが移動するのに要する時間であってもよい。この場合、目標移動時間Ｔ０は、当該一部の距離に対応する時間として設定すればよい。例えば、ＴＤＩセンサ７５の第１の方向Ｄ１に段数が２０４８である場合には、実移動時間Ｔｎは、２０４７の画素に相当する距離だけウエハＷが移動するのに要する時間であってもよい。かかる構成によれば、正規化の精度に大きな影響を与えることなく、画像データの生成速度を高めることができる。
【００４３】
Ｂ−２．変形例２：
上述した正規化処理は、上記以外の演算を含んでいてもよい。例えば、上記の式（１），（２）の演算に加えて、予め定められたオフセット量を正規化前積算検出量ＩＶ０または正規化後積算検出量ＩＶ１から減算する処理を行ってもよい。かかる減算処理は、暗電流ノイズを除去するために行われる。オフセット量には、ウエハＷにビームを照射していない状態で、ＴＤＩセンサ７５で撮像を予め行い、それによって得られた積算検出値が使用されてもよい。かかるオフセット量の設定は、検査装置５の起動時に行ってもよいし、所定数のウエハＷについて検査を行うたびに行ってもよい。かかる構成によれば、暗電流ノイズの影響を低減した精度の高い画像データを生成できる。その結果、当該画像データを用いた検査の精度を向上できる。
【００４４】
あるいは、正規化処理は、上記の式（１），（２）の演算に加えて、第１の方向Ｄ１に沿って配列された撮像素子によって構成される撮像素子群ごとに予め定められた増減比率を積算検出量に乗算する処理を行ってもよい。かかる乗算処理は、撮像素子群ごとの受光感度のばらつきを補正するために行われる。乗算する増減比率は、ＴＤＩセンサ７５の各素子に同一の光源を当てて撮像を予め行い、それによって得られた積算検出値の第２の方向Ｄ２のばらつきが緩和されるように設定されてもよい。また、正規化処理には、正規化係数Ｋを使用する代わりに、正規化係数Ｋと増減比率とを予め乗算した係数を使用してもよい。かかる構成によれば、撮像素子群ごとの受光感度のばらつきが補正されるので、当該画像データを用いた検査の精度を向上できる。
【００４５】
Ｂ−３．変形例３：
正規化処理は、デジタル値の積算検出量に対して行われる構成に限らず、アナログ値の積算検出量に対して行われてもよい。アナログ値の正規化には、リアルタイムアナログ計算ユニットが利用されてもよい。この場合、積算検出量は、正規化後にＡ／Ｄ変換されることになる。かかる構成によれば、量子化誤差が含まれない状態で正規化が行われるので、画像データの精度を高めることができる。
【００４６】
Ｂ−４．変形例４：
ＴＤＩセンサ７５の積算方向は、第１の方向Ｄ１に限らず、第２の方向Ｄ２であってもよい。この場合、ウエハＷを第２の方向Ｄ２に移動させながら、ウエハＷに荷電粒子また
は電磁波を照射すればよい。また、位置センサ５８は、ウエハＷの第２の方向Ｄ２における位置を検知可能な位置に設ければよい。
【００４７】
Ｂ−５．変形例５：
上述の実施例では、正規化部８１は、画像処理装置８０に含まれる構成として示したが、正規化部８１は、検査装置５全体として任意の場所に設けられていればよい。例えば、正規化部８１は、ＴＤＩセンサ７５と、画像処理装置８０との間に設けられた中間処理器として構成されてもよい。あるいは、正規化部８１は、ＴＤＩセンサ７５が備える信号処理部（例えば、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）として構成されていてもよい。
【００４８】
以上、いくつかの実施例に基づいて本発明の実施の形態について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。また、上述した課題の少なくとも一部を解決できる範囲、または、効果の少なくとも一部を奏する範囲において、特許請求の範囲および明細書に記載された各構成要素の組み合わせ、または、省略が可能である。
【符号の説明】
【００４９】
５…検査装置
１０…カセットホルダ
２０…ミニエンバイロメント装置
２１…ミニエンバイロメント空間
２２…ハウジング
２３…気体循環装置
２４…排出装置
２５…プリアライナ
２７…シャッタ装置
３０…主ハウジング
４０…ローダハウジング
４１…ウエハラック
５０…ステージ装置
５１…固定テーブル
５２…Ｙテーブル
５３…Ｘテーブル
５４…回転テーブル
５５…ホルダ
５６，５７…サーボモータ
５８…位置センサ
６１…第１搬送ユニット
６２…第２搬送ユニット
６４…アライナ
７０…電子光学装置
７１…光源
７２…一次光学系
７２ａ，７２ｄ，７２ｆ，７２ｈ，７２ｉ…レンズ
７２ｂ，７２ｃ，７２ｇ…アパーチャ
７２ｅ…Ｅ×Ｂフィルタ
７３…二次光学系
７３ａ，７３ｃ…レンズ
７３ｂ…ＮＡアパーチャ
７３ｄ…アライナ
７５…ＴＤＩセンサ
８０…画像処理装置
８１…正規化部
８２…画像データ生成部
８５…正規化用クロック生成器
８６…カウンタ
８７…除算部
８８…乗算部
９０…制御装置
Ｗ…ウエハ
Ｃ…カセット
Ｄ１…第１の方向
Ｄ２…第２の方向
【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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