JP2000171719A - 撮像装置 - Google Patents

撮像装置

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JP2000171719A
JP2000171719A JP10349834A JP34983498A JP2000171719A JP 2000171719 A JP2000171719 A JP 2000171719A JP 10349834 A JP10349834 A JP 10349834A JP 34983498 A JP34983498 A JP 34983498A JP 2000171719 A JP2000171719 A JP 2000171719A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】照明光を有効に利用できる共に検査速度を上げ
ることができる撮像装置を実現する。 【解決手段】検査速度を上げるため、試料ステージ
(5)を時間的に連続しながら試料(4)を撮像する。
試料(4)と光検出器(9)との間の光路中に光偏向装
置(8)を配置し、この光偏向装置(8)により撮像期
間中連続移動する試料(4)の同一の部位からの光が光
検出器(8)に入射するように設定する。この結果、光
検出器(9)は、撮像期間中試料(4)を静止画として
撮像するので、試料が連続的に移動しても十分な光量の
画像を撮像することができる。従って、欠陥検査装置の
撮像装置として利用する場合、検査速度が速くなると共
に高いS/N比の欠陥検査を実行することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は撮像装置、特に連続
移動する試料を予め定めた撮像期間中に静止画として撮
像することができる撮像装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】LSIや液晶表示装置の微細なパターン
の欠陥を検出する光学式パターン欠陥検査装置が実用化
されている。このようなパターン欠陥検査装置では、欠
陥検査を高速で行うことが強く要請されており、従って
検査すべき試料の像を高速で撮像できる撮像装置の開発
が急務の課題となっている。
【0003】従来、パターン欠陥検査装置に用いられる
撮像装置として、試料を間欠的に移動させ、試料の停止
期間中に試料をフラット照明し、試料からの反射光を2
次元撮像装置で撮像する方法が用いられていた。
【0004】別の撮像装置として、連続的に移動する試
料に対してストロボ照明を行い、試料像を撮像する方法
も用いられている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ストロボ照明を利用す
る撮像装置では、極めて短い時間パルス中に照明を投射
するため、観察すべき試料を連続的に移動させながら撮
像でき、従って欠陥検査を高速で行うことができる利点
がある。しかしながら、ストロボ照明では、気体の放電
を利用しているためワンショット毎の光量のバラツキが
大きく、しかも特定の波長光を選択的に使用することが
できない欠点がある。
【0006】試料ステージをステップ送りしながら試料
を撮像する方式では、試料ステージを間欠的に移動させ
るため、ステージの移動速度の制御が困難になる不具合
がある。さらに、ステージを静止して撮像するため照明
光の利用効率は高い利点があるものの、撮像時間が長く
なり検査速度が遅くなる不具合が生じている。このよう
に、従来の撮像装置では、検査速度を上げると共に照明
光を有効に利用できる撮像装置は存在していなかった。
【0007】従って、本発明の目的は、照明光を有効に
利用できる共に検査速度を上げることができる撮像装置
を実現することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明による撮像装置
は、撮像すべき試料を支持する試料ステージと、試料ス
テージを一方向に時間的に連続して移動させるステージ
移動装置と、試料ステージの位置情報を検出するエンコ
ーダと、照明光を発生する照明光源を含み、試料上でフ
ラット照明を行う照明光学系と、2次元アレイ状に配置
した複数の光検出素子を有し、試料像を撮像する光検出
器と、試料からの光を前記光検出器上に結像する結像光
学系と、前記試料と光検出器との間に配置され、連続移
動する試料からの光を、試料の同一の部位からの光が撮
像期間中にわたって前記光検出器に入射するように偏向
する光偏向装置と、前記エンコーダからの出力信号に基
づいて、前記光偏向装置を駆動するための駆動信号を発
生する駆動信号発生回路と、前記エンコーダからの出力
信号に基づいて、前記光検出器の撮像期間を規定するシ
ャッタ装置とを具え、連続的に移動する試料の像を、撮
像期間中静止画として撮像することを特徴とする。
【0009】本発明では、撮像時間を短くし検査速度を
高くするため、試料を連続的に移動させながら試料を撮
像する。一方、移動する試料をぼけることなく撮像する
には、撮像期間を短くして撮像しなければならず、照明
光量が大幅に低下してしまう。そこで、本発明では、試
料と2次元撮像装置との間の光路中に振動ミラーやガル
バノミラーのような光偏向器を配置し、所定の撮像期間
にわたって試料からの光を、試料の移動方向に対応する
方向に沿って試料の移動速度に対応する速度で偏向す
る。このように構成すれば、2次元撮像装置から試料を
見た場合、撮像期間中試料は静止した状態に見えるの
で、光量不足になる不具合を解消することができる。
【0010】一方、光偏向器によるビーム偏向を試料の
移動に対して独立して行ったのでは、撮像期間中にわた
って試料の同一の照明領域を2次元撮像装置に入射させ
ることは困難である。そこで、本発明では、試料を支持
する試料ステージにステージの位置情報を検出するエン
コーダを設け、このエンコーダからの出力信号を用いて
光偏向器駆動信号を発生させ、試料ステージと光偏向器
とを連動させる。このように連動させることにより、所
定の撮像期間にわたって試料の照明領域を2次元撮像装
置に対して静止させることができる。特に、試料ステー
ジの移動速度に変化が生じても、光偏向装置は試料ステ
ージの移動に応じて光偏向動作を行うため、撮像期間中
にわたって常時鮮明な画像を撮像することができる。
【0011】さらに、本発明では、撮像期間を規定する
ためにシャッタ装置を設け、エンコーダの出力信号に基
づいてシャッタの動作を制御する。振動ミラーのような
機械的な駆動機構を用いる偏向器の場合、駆動開始から
駆動終了まで全駆動期間中にわたって一定の移動速度に
維持することは極めて困難である。このため、エンコー
ダからの出力信号を用いて振動ミラーの駆動期間中のな
かで最も安定な期間を選択して撮像期間として規定す
る。この結果、機械的な駆動機構を用いて照明光を偏向
させても撮像期間中2次元撮像装置に対して試料を常時
正確に静止させることができる。このように構成するこ
とにより、試料像の歪みの発生等の不具合を防止するこ
とができる。
【0012】
【発明の実施の形態】図1は本発明による撮像装置の一
例の構成を示す線図である。本例では、LSIのウエフ
ァ、フォトマスク、液晶表示装置の基板等の各種のパタ
ーンが形成されている基板の欠陥検査に用いられる撮像
装置について説明する。例えば、水銀ランプやハロゲン
ランプのような照明光源1から試料上で面照明を行うた
めの照明光を発生する。この照明光源の出射側には波長
選択性フィルタのような種々の光学素子を配置すること
ができる。照明光はハーフミラー2で反射し対物レンズ
3を介して試料ステージ4に支持されている試料5に入
射する。従って、試料5は一様な照度の照明光によりフ
ラット照明されることになる。本例では、試料ステージ
4としてxyステージを用い、x及びy方向駆動機構
(図示せず)により試料ステージ4をx及びy方向に連
続的に移動可能にする。試料ステージ4には、x及びy
方向の座標位置を検出するエンコーダ6を連結する。こ
の位置検出装置として、種々の形態のものを用いること
ができ、例えばロータリーエンコーダやリニァエンコー
ダ並びに光学式のエンコーダをも用いることができる。
【0013】本例では、試料ステージ4は矢印aで示す
x方向に一定の速度で移動し、試料5は照明光源1から
の照明光により一定の照度で照明されることになる。試
料5の表面で反射した照明光は再び対物レンズ3及びハ
ーフミラー2を経てリレーレンズ6に入射し、このリレ
ーレンズ6を経て光偏向装置として機能する振動ミラー
7に入射する。振動ミラー7はリレーレンズ7の瞳位置
に配置し、画像の歪み等の発生を防止する。試料からの
反射光は振動ミラー8で反射し、2次元アレイ状に配置
され電荷蓄積能力を有する複数の光検出素子を具える光
検出器9に入射し、試料表面の2次元画像を光検出器9
により撮像する。この光検出器9として、本例ではシャ
ッタ機能を有する2次元CCDカメラで構成する。
【0014】振動ミラー8は入射する光を所定の方向に
時間的に連続して偏向する光偏向器として機能し、試料
ステージ4の移動速度に対応する速度で矢印b方向に回
転し、試料5上の同一の撮像領域からの照明光が撮像期
間中に常時光検出器9に入射するように、すなわち撮像
期間中光検出器9が試料の同一の領域を撮像するように
設定する。この状態を図2に示す。図2において、照明
光源1により照明される領域を円形の領域10として図
示し、試料は矩形の領域5で示し、光検出器9により撮
像される領域は破線により符号11で示す。撮像期間の
開始時t1 において試料5は実線で示す位置に位置し、
撮像期間中矢印a方向に移動し、撮像期間の終了時t2
において破線5’で示す位置までに移動するものとす
る。光検出器9により撮像される試料上の撮像領域11
は撮像期間の開始時t1 において11で示す位置に存在
し、撮像期間中振動ミラー8による試料のa方向の移動
と対応する回動により矢印で示す方向(試料の移動方向
と同一の方向)に移動して撮像期間の終了時t2 におい
て11’で示す位置に存在する。このように構成するこ
とにより、撮像期間中試料からの同一の領域からの照明
光だけが光検出器8に入射し、光検出器8は試料の同一
の領域の像を静止画として撮像することになる。一方、
CCDカメラは電荷蓄積能力を有しているから、CCD
カメラは撮像期間中にわたって静止物体の像を撮像する
ことになり、試料が移動しても画像のボケ等が発生する
ことなく十分な照明光量を得ることができ、十分に高い
S/N比の試料像を撮像することができる。
【0015】次に、振動ミラー8の駆動回路について説
明する。振動ミラー8が試料5の移動と正確に対応して
いない場合ボケた不鮮明な画像しか撮像できないため、
振動ミラー8の回転駆動を試料5の移動に高精度に対応
させる必要がある。本発明では、試料ステージ4にエン
コーダ6に連結し、エンコーダ6によりステージ4の移
動位置を検出する。エンコーダ6は位置情報をパルスと
して出力するので、この出力パルスをカウンタ20に供
給する。カウンタ20はエンコーダからの出力パルスを
インクリメントしながら計数し、その計数値をD/A変
換器21に供給してアナログ信号に変換する。そして、
増幅器22により増幅した後駆動電流として振動ミラー
8に供給する。この駆動電流の一例を図3に示す。本例
では、駆動電流の1サイクルが掃引期間と戻り期間から
構成される三角波を用いる。尚、この駆動電流は一例で
あり、正弦波等の種々の波形の駆動電流を用いることが
できる。このように構成すれば、カウンタ20の計数値
が振動ミラーの駆動信号となり、振動ミラーと試料ステ
ージとを正確に連動させることができる。
【0016】次に、シャッタ機能について説明する。撮
像期間の開始時及びと終了時付近では、振動ミラーに作
用する加速度が大きいため誤差が生ずる危険性がある。
そのため、本発明では、図3に示す駆動電流の掃引期間
中のほぼ中央の一部分の時間期間T0 だけを撮像期間と
して用いる。この動作を図1を参照して説明する。カウ
ンタ20の出力信号を比較器23に供給する。比較器2
3は、第1及び第2のの基準値n1 及びn2 を有し、カ
ウンタの出力が第1の基準値n1 に到達した時光検出器
9に第1のトリガを供給する。CCDカメラで構成され
る光検出器9は電子式のシャッタ機能を有しているの
で、第1のトリガが供給されるとシャッタが開放し、振
動ミラーからの照明光を受光する。次に、カウンタ20
の出力が第2の基準値n2 に到達すると、比較器23か
ら光検出器9に第2のトリガが供給され、光検出器9は
受光動作を終了する。このように構成することにより、
振動ミラーが安定して動作する時間期間だけを撮像期間
として規定することができ、一層鮮明な画像を得ること
ができる。
【0017】本発明は上述した実施例だけに限定されず
種々の変形や変更が可能である。例えば、上述実施例で
は、反射型の撮像装置を例にして説明したが、勿論透過
型の撮像装置にも適用することができる。また、光偏向
器として振動ミラーを用いたが、例えばガルバノミラー
のように時間に対して連続して出射方向を変えることが
できる各種の光偏向器を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による撮像装置の一例の構成を示す線図
である。
【図2】移動する試料上での照明光及び光検出器の撮像
領域を示す線図である。
【図3】振動ミラーの駆動信号の一例を示す線図であ
る。
【符号の説明】
1 照明光源 2 ハーフミラー 3 対物レンズ 4 試料ステージ 5 試料 6 エンコーダ 7 リレーレンズ 8 振動ミラー 9 光検出器 20 カウンタ 21 D/A変換器 22 増幅器 23 比較器

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 撮像すべき試料を支持する試料ステージ
    と、 試料ステージを一方向に時間的に連続して移動させるス
    テージ移動装置と、 試料ステージの位置情報を検出するエンコーダと、 照明光を発生する照明光源を含み、試料上でフラット照
    明を行う照明光学系と、 2次元アレイ状に配置した複数の光検出素子を有し、試
    料像を撮像する光検出器と、 試料からの光を前記光検出器上に結像する結像光学系
    と、 前記試料と光検出器との間に配置され、連続移動する試
    料からの光を、試料の同一の部位からの光が撮像期間中
    にわたって前記光検出器に入射するように偏向する光偏
    向装置と、 前記エンコーダからの出力信号に基づいて、前記光偏向
    装置を駆動するための駆動信号を発生する駆動信号発生
    回路と、 前記エンコーダからの出力信号に基づいて、前記光検出
    器の撮像期間を規定するシャッタ装置とを具え、 連続的に移動する試料の像を、撮像期間中静止画として
    撮像することを特徴とする撮像装置。
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