JP2015035358A - 検査装置および検査用画像データの生成方法 - Google Patents

Abstract

【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をビームとして照射する一次光学系と、検査対象を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、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または二次電磁波の量を所定の方向に沿って転送クロックの入力タイミングで積算して順次転送するＴＤＩセンサと、移動部の位置を検出する位置検出部と、検査対象の実位置と目標位置との差分に基づいて、ＴＤＩセンサに向かう二次電荷粒子または二次電磁波を、差分を相殺する方向に偏向させる偏向部とを備える。目標位置は、１つの転送クロックの入力から次の転送クロックの入力までの期間以下の所定の時間だけ目標位置が同一の位置に維持された後に所定距離だけ立ち上がる階段状に設定される。【選択図】図５

Description

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。

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ＴＤＩ（Time Delay Integration）センサで検出し、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）。かかる方式において、荷電粒子または電磁波の照射は、検査対象を保持した移動ステージを移動させながら行われる。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、入力される転送クロックに同期して垂直段方向に積算し、積算された検出量を転送クロックに同期して転送する。転送クロックは、例えば、移動ステージが等速度移動することを前提として、移動ステージがＴＤＩセンサの１画素に相当する距離を移動するのに必要な時間ごとにＴＤＩセンサに入力される。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。

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変動が生じると、ＴＤＩセンサによって取得される画像は、移動速度に変動が生じない理想状態に対して、前後にずれることになる。このようなずれを補正するために、ＥＯ補正技術が開発されている。ＥＯ補正は、予め定められた移動ステージの目標位置の座標と、測定される実位置の座標との差分情報に基づいて、ＴＤＩセンサに投影される画像を偏光器で位置補正する技術である（例えば、下記の特許文献４〜６）。

国際公開第２００２/００１５９６号公報 特開２００７−４８６８６号公報 特開平１１−１３２９７５号公報 特開２０１２−２５３００７号公報 特開２０１２−１１９６９４号公報 特開２００４−３６３０８５号公報

しかしながら、従来のＥＯ補正技術では、移動ステージの目標位置の座標は、理想的な等速度移動となるように設定されていた。このような設定に基づく投影画像の位置の補正は、ＴＤＩセンサの転送クロックの周期よりも短い周期で行われるので、露光期間中に投影画像が垂直段方向に移動する結果となる。つまり、移動ステージが１画素分移動する間に、投影画像は、１つの画素のみに投影される第１の位置から、当該画素と垂直段方向に隣接する他の１つの画素のみに投影される第２の位置まで、連続的に移動することとなる。このことは、理想的には第１の位置に維持されるべき投影画像が、理想位置（第１の位置）から第２の位置に向かって徐々に離れていくことを意味する。このため、従来のＥＯ
補正技術には、検査精度の向上の余地が残っている。

一方、移動ステージの実位置を測定して、移動ステージが１画素移動したことを検出するごとに、転送クロックをＴＤＩセンサに入力することも考えられる。かかる構成によれば、移動ステージの移動速度に変動が生じたとしても、移動ステージがＴＤＩセンサの１画素に相当する距離を移動するたびに転送クロックがＴＤＩセンサに入力されることが保証される。しかしながら、移動ステージの移動速度に変動が生じると、移動ステージが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。

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。

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一次光学系と、検査対象を保持可能な移動部であって、検査対象を、一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、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または二次電磁波の量を、時間遅延積分方式によって所定の方向に沿って、転送クロックの入力タイミングで積算して、積算検出量として入力タイミングごとに順次転送するＴＤＩセンサと、検査対象を移動させる移動部の位置を検出する位置検出部と、検出部によって検出された検査対象の実際の位置と、目標位置との差分に基づいて、ＴＤＩセンサに向かう二次電荷粒子または二次電磁波を、差分を相殺する方向に偏向させる偏向部とを備える。目標位置は、横軸を時間とし、縦軸を目標位置とする直交座標系で表す場合に、１つの転送クロックの入力から次の転送クロックの入力までの期間である転送間隔期間以下の所定の時間だけ目標位置が同一の位置に維持された後に所定距離だけ立ち上がる階段状に設定される。

かかる検査装置によれば、ＥＯ補正を行う場合に、目標位置が同一の位置に維持されている期間中は、移動部の移動に伴って投影画像が理想位置から離れていくのを抑制できる。したがって、投影画像の理想位置と実位置とのずれを低減でき、その結果、検査精度が向上する。

本発明の第２の形態として、第１の形態において、目標位置は、転送クロックと同期して転送間隔期間と同一の時間だけ同一の位置に維持された後に、ＴＤＩセンサの１画素に相当する距離だけ、縦軸に平行に立ち上がる階段状に設定されてもよい。かかる形態によれば、投影画像が常に理想位置に維持されるので、検査精度がいっそう向上する。

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、転送クロックは、一定時間ごとに入力されてもよい。かかる形態によれば、各撮像素子における露光時間が一定になる。したがって、簡単な構成で、検査精度を向上できる。

本発明の第４の形態として、第１または第２の形態において、転送クロックは、位置検出部の検出結果に基づいて、ＴＤＩセンサの１画素に相当する距離だけ移動部が移動したことが検出される度に入力されてもよい。かかる形態によれば、移動部の移動速度に変動が生じたとしても、移動ステージの１画素に相当する距離の移動と、転送クロックとが完全に同期するので、投影画像を理想位置に精度良く近づけることができる。したがって、検査精度を向上できる。

本発明の第５の形態として、第４の形態において、検査装置は、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だけ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ていてもよい。かかる形態によれば、移動部の移動速度に変動が生じても、つまり、検査対象の露光時間に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、検査精度をいっそう向上できる。

本発明の第６の形態として、第４の形態において、検査装置は、転送間隔期間において、１つの転送から一定期間経過した後、次の転送までの間、ビームの検査対象側への到達、または、二次荷電粒子または二次電磁波のＴＤＩセンサへの到達を阻止する阻止部を備えていてもよい。かかる形態によれば、ＴＤＩセンサにおける１つの転送から次の転送までの期間において、検査対象が露光される時間、または、ＴＤＩセンサが二次荷電粒子を受け取る時間が一定となる。したがって、移動部の移動速度に変動が生じても、積算検出量に基づいて生成される画像データに、当該変動に起因する輝度ムラが生じることを抑制できる。その結果、検査精度をいっそう向上できる。

本発明の第７の形態として、第１ないし第６のいずれかの形態において、一次光学系は、荷電粒子を照射してもよい。偏向部は、ＴＤＩセンサに向かう二次電荷粒子を偏向させる電子レンズを備えていてもよい。かかる形態は、一次光学系が荷電粒子または電磁波を照射し、二次荷電粒子をＴＤＩセンサで検出する検査装置に好適に適用できる。

本発明の第８の形態として、第１ないし第６のいずれかの形態において、一次光学系は、電磁波を照射してもよい。偏向部は、移動可能なレンズを備え、レンズの位置が移動されることによって、ＴＤＩセンサに向かう二次電磁波の焦点をずらしてもよい。かかる形態は、一次光学系が電磁波を照射し、二次電磁波の量をＴＤＩセンサで検出する検査装置に好適に適用できる。

本発明の第９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照射工程と、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または二次電磁波の量を、ＴＤＩセンサを使用して、時間遅延積分方式によって所定の方向に沿って、転送クロックの入力タイミングで積算して、積算検出量として入力タイミングごとに順次転送させる転送工程と、検査対象を移動させる移動部の位置を検出する検出工程と、検出工程によって検出された検査対象の実際の位置と、目標位置との差分に基づいて、ＴＤＩセンサに向かう二次電荷粒子または二次電磁波を、差分を相殺する方向に偏向させる偏向工程と、積算検出量に基づいて、画像データを生成する工程とを備える。目標位置は、横軸を時間とし、縦軸を目標位置とする直交座標系で表す場合に、１つの転送クロックの入力から次の転送クロックの入力までの期間である転送間隔期間以下の所定の時間だけ目標位置が同一の位置に維持された後に所定距離だけ立ち上がる階段状に設定される。かかる方法によれば、第１の形態と同様の効果を奏する。

本発明は、上述の形態のほか、検査用画像データ生成装置、検査用画像データを生成す
るためのプログラム、当該プログラムをコンピュータが読み取り可能に記録された記憶媒体など、種々の形態で実現することができる。

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１に示す検査装置の概略平面図である。 電子光学装置の概略構成を示す説明図である。 ＴＤＩセンサへの投影画像の理想位置と実位置とを模式的に示す説明図である。 従来方式および第１実施例における、基板の実位置と、ＥＯ補正における基板の目標位置とを示す説明図である。 比較例（従来方式）としてのＴＤＩセンサの各画素の受光量を模式的に示す説明図である。 第１実施例としてのＴＤＩセンサの各画素の受光量を模式的に示す説明図である。 ＥＯ補正のための構成を示す概略図である。 ＥＯ補正回路の構成を示す概略図である。 従来方式および第２実施例における、基板の実位置と、ＥＯ補正の目標位置とを示す説明図である。 第２実施例としての検査装置の概略立面図である。 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。 正規化の具体例を示す説明図である。 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。 第３実施例としての電子光学装置の概略構成を示す概略図である。 検査対象の露光時間を制御するための概略構成を示す説明図である。 実施例における、検査対象にビームを照射するタイミングを示すタイミングチャートである。 比較例における、検査対象にビームを照射するタイミングを示すタイミングチャートである。

Ａ．第１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。

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８４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。

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。

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。

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６１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。

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方向に移動するＹテーブル５２と、Ｙテーブル上でＸ方向に移動する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、Ｙ方向に移動される。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、Ｘ方向に移動される。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Ｙ方向の位置は、位置検出部（位置センサ）５８によって検
知される。位置検出部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、位置検出部５８の位置は、概略的に示している。位置検出部５８は、例えば、Ｙテーブル５２（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、Ｙテーブル５２（またはホルダ５５）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。

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、Ｙ方向（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７０の詳細については、後述する。

図１に示す画像処理装置８０は、画像データ生成部８１として機能し、電子光学装置７０によって検出さ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、予め記憶されたプログラムを実行することによって、画像データ生成機能を実現する。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。

画像処理装置８０によって生成された画像データは、任意の方法によって、ウエハＷの表面に形成されたパターンの欠陥や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。

図１に示す制御装置８４は、検査装置５の動作全般を制御する。例えば、制御装置８４は、ステージ装置５０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Ｙ方向に移動させる。制御装置８４は、メモリとＣＰＵとを備え、予め記憶されたプログラムを実行することによって、所要の機能を実現してもよい。あるいは、制御装置８４は、ソフトウェアでの機能の実現に加えて、または、代えて、所要の機能の少なくとも一部を専用のハードウェア回路で実現してもよい。

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、偏向電極９１とを備えている。一次光学系７２は、荷電粒子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。

荷電粒子をウエハ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。本明細書において、二次荷電粒子とは、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。

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、斜め方向から入射するように電子ビームを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。

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。

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。

ＴＤＩセンサ７５は、Ｙ方向に所定の段数（複数）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、Ｘ方向にも配列される。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Ｙ方向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（電荷）を時間遅延積分方式によってＹ方向に沿ってＹ方向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、ＴＤＩセンサ７５に転送クロックが入力されるごとに、１段分ずつ積算される。換言すれば、ＴＤＩセンサ７５の１つの画素に蓄積された電荷は、転送クロックが入力されるごとに、Ｙ方向の隣の画素に転送される。そして、Ｙ方向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、転送クロックが入力されるごとに、画像処理装置８０に転送される。なお、ＴＤＩセンサ７５の積算方向は、Ｙ方向に限らず、Ｘ方向であってもよい。この場合、ウエハＷは、Ｘ方向に移動される。

このようにして得られる積算検出量（輝度データ）は、例えば、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。

本実施例では、転送クロックは、一定時間ごとにＴＤＩセンサ７５に入力される。この一定時間は、理想状態において、すなわち、ホルダ５５の移動速度が完全に一定である状態において、ウエハＷ（ホルダ５５）が１画素分移動するのに要する時間に設定される。しかし、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。このため、二次荷電粒子によって表される投影画像のＴＤＩセンサ７５への実際の投影位置は、理想位置からずれることになる。偏向電極（静電レンズ）９１は、かかる投影画像の位置ずれによる画像データへの影響をＥＯ補正によって抑制するために設けられる。具体的には、偏向電極９１には、ホルダ５５（ウエハＷ）の予め定められた目標位置の座標と、位置検出部５８によって検出されるホルダ５５（ウエハＷ）の実位置の座標との差分に応じた電圧が印加される。これにより、偏向電極９１は、静電偏向によって、当該差分を相殺する方向に二次電荷粒子を偏向させる。なお、二次電荷粒子を偏向させる構成は、種々の電子レンズとすることができ、例えば、静電レンズに代えて、電磁レンズを採用することも可能である。以下、本実施例におけるＥＯ補正について説明する。

図４は、ＴＤＩセンサ７５に投影される投影画像の理想位置と実位置とを模式的に示す。図４（ａ）は、ＴＤＩセンサ７５が備える画素の配列を示している。図４（ｂ）は、検査対象となる、ウエハＷに形成されたパターンＰ１を示している。この例では、パターンＰ１のＹ方向の幅は、１画素分である。図４（Ｃ）は、パターンＰ１が、Ｙ方向に沿って移動する場合において、転送クロックが入力されるタイミングでのパターンＰ１の理想位置と実位置とを示している。図示するように、パターンＰ１の理想位置は、Ｙ方向に沿って１画素分ずつ離間した位置Ｙ１〜Ｙ４である。すなわち、パターンＰ１は、転送クロックが入力されるごとに（一定時間が経過するごとに）、１画素ずつ正確に移動している。一方、パターンＰ１の実位置は、ホルダ５５の移動速度の変動によって、理想位置からＹ方向において前後にずれている。ＥＯ補正は、このようなウエハＷの理想位置と実位置とを補正するために導入される。

図５は、ウエハＷの実位置と、ＥＯ補正におけるウエハＷの目標位置とを、直交座標系で示す。横軸は時間であり、縦軸はウエハＷのＹ方向の位置である。期間Ｔ１〜Ｔ４の各々は、１つの転送クロックが入力されて、次の転送クロックが入力されるまでの時間である。本実施例では、転送クロックは、上述の通り一定時間ごとに入力されるので、期間Ｔ１〜Ｔ４は、相互に等しい時間となる。Ｙ方向におけるウエハＷの位置Ｙ２〜Ｙ４は、位置Ｙ１から１画素分ずつ進んだ位置である。ウエハＷの実位置ＡＰは、図示するように、Ｙ方向における移動速度が変動することによって、複雑な曲線として表される。従来のＥＯ補正における目標位置ＴＰ０は、図示するように、転送クロックが入力されるたびにウエハＷが１画素進むように直線的に設定される。すなわち、従来の目標位置ＴＰ０は、ウエハＷのＹ方向の移動速度が常に一定である場合に対応している。

一方、本実施例のＥＯ補正における目標位置ＴＰ１は、図示するように階段状に設定される。具体的には、目標位置ＴＰ１は、１つの転送クロックの入力から次の転送クロックの入力までの期間（例えば期間Ｔ１）以下の所定の時間だけ目標位置が同一の位置に維持された後に所定距離だけ立ち上がる階段状に設定される。本実施例では、目標位置ＴＰ１は、転送クロックと同期して、１つの転送クロックの入力から次の転送クロックの入力までの期間と同一の時間だけ同一の位置に維持された後に、縦軸に平行に、ＴＤＩセンサ７５の１画素に相当する距離だけ立ち上がる。

図６および図７は、ＴＤＩセンサ７５の各画素の受光量を模式的に示す。図６は、図５
に示した従来の目標位置ＴＰ０に基づくＥＯ補正が実施された場合を示し、図７は、図５に示した本実施例の目標位置ＴＰ１に基づくＥＯ補正が実施された場合を示す。図６（ａ）は、ＴＤＩセンサ７５に入力される転送クロックを示す。この転送クロックは、一定時間ごとに入力されている。図６（ｂ）に示すように、従来のＥＯ補正では、予め設定された目標位置ＴＰ０に基づいて、ＴＤＩセンサ７５に入力される転送クロックの１周期に相当する期間Ｔ１では、投影画像が位置Ｙ１から位置Ｙ２まで連続的に移動する。同様に、期間Ｔ２では、投影画像は、位置Ｙ２から位置Ｙ３まで移動する。なお、ＥＯ補正による投影画像の位置制御は、実位置と目標位置との差分に基づくフィードバック制御であるため、実際には、僅かな時間遅れを伴うが、図６では、時間遅れがないものとして示している。

このように投影画像が移動する場合、投影画像は、Ｙ方向に隣接する２つの画素にまたがって投影される。例えば、図６（ｃ）に示すように、期間Ｔ１を４等分した期間Ｔ１１〜Ｔ１４におけるＴＤＩセンサのＹ方向に隣接する２つの画素の受光量は、最も下の行の画素の受光量Ｌ１と、それよりも１行上の画素の受光量Ｌ２とを（Ｌ１，Ｌ２）として表し、期間Ｔ１１〜Ｔ１４の各々での全体の受光量を「１０」とすれば、位置Ｙ１での（１０，０）から順次（８，２）、（５，５），（２，８）に変化し、最終的には、位置Ｙ２で（０，１０）になる。図６（ｄ）は、各画素の受光量が転送クロックに従って転送された際の積算受光量を示す。例えば、期間Ｔ１１では、期間Ｔ１の前の期間Ｔ０において受光された受光量（１０，０）が転送されるとともに（転送後は受光量（０，１０）になる）、期間Ｔ１１で受光された受光量（８，２）が加算されて、期間Ｔ１１の終点において受光量（８，１２）になっている。そして、期間Ｔ２の終期では、下から２行目および３行目の受光量（Ｌ２，Ｌ３）は、（３０，６０）になっている。このことは、１画素の幅のパターンＰ１が、２画素の幅のパターンとして撮像され、Ｙ方向にぼやけた画像が得られることを意味している。

一方、図７（ｂ）に示すように、本実施例のＥＯ補正では、予め設定された目標位置ＴＰ１に基づいて、ＴＤＩセンサ７５に入力される転送クロックの１周期に相当する期間Ｔ１の間、投影画像は、位置Ｙ２に維持される。同様に、期間Ｔ２では、投影画像は、位置Ｙ３に維持される。この場合、期間Ｔ１，Ｔ２における各画素の受光量は、図７（ｃ）に示すように、Ｙ方向に配列された複数の画素のうちの１つの画素のみに受光される。このため、期間Ｔ２の終期では、下から２行目および３行目の受光量（Ｌ２，Ｌ３）は、（０，９０）になっている。このことは、１画素の幅のパターンＰ１が、１画素の幅のパターンとして精度良く撮像されることを意味している。

図８は、上述した本実施例のＥＯ補正を実現するための構成の一例を示す。検査装置５の偏向部９０は、ＥＯ補正器９２とＥＯ補正回路９４とを備える。ＥＯ補正器９２は、上述した偏向電極９１と、アンプ（図示省略）とを備えている。ＥＯ補正回路９４は、偏向電極９１に印加される電圧、すなわち、偏向ゲインを制御する。

制御装置８４からステージ装置５０（サーボモータ５６）に移動指令が与えられると、Ｙテーブル５２がＹ方向に移動される。このＹテーブル５２の移動量は、位置検出部５８によって検出される。そして、位置検出部５８によって検出された位置情報は、ＴＤＩクロック生成器７４とＥＯ補正回路９４とに入力される。ＴＤＩクロック生成器７４は、Ｙテーブル５２の位置が所定の初期位置となったタイミングで、一定時間（図５に示した期間Ｔ１に相当する）ごとのクロックの発生を開始する。このクロックは、転送クロックとしてＴＤＩセンサ７５に入力される。また、このクロックは、ＥＯ補正回路９４にも入力される。ＥＯ補正回路９４は、入力されるクロックに基づいて、ＴＤＩセンサ７５への投影画像が実位置ＡＰから目標位置ＴＰ１に補正されるように、ＥＯ補正器９２を制御する。

図９は、ＥＯ補正回路９４の一例を示す。ＥＯ補正回路９４は、比較器９５と、加減算器９６と、レジスタ９７と、加算器９８と、減算器９９とを備えている。ＥＯ補正処理は、ＥＯ補正回路９４によって、以下のように実行される。まず、ユーザによって制御装置８４にウエハＷの撮像指令が入力されると、制御装置８４は、撮像開始Ｙ座標、すなわち、撮像の初期位置を比較器９５と加算器９８とに入力するとともに、１画素移動量、すなわち、１画素に相当する距離を加減算器９６に入力する。

位置検出部５８は、検出した現在Ｙ座標、すなわち、ウエハＷの実位置を、随時、比較器９５と減算器９９とに入力する。比較器９５は、入力された撮像開始Ｙ座標と現在Ｙ座標とが一致したときに、加減算器９６とレジスタ９７とにリセット信号を送出する。かかる処理は、撮像対象としてのウエハＷのゼロ点補正を行うものである。

加減算器９６は、リセット信号が入力された後、入力された１画素移動量をレジスタ９７に入力する。レジスタ９７には、ＴＤＩクロック生成器７４から転送クロックが入力される。レジスタ９７は、この転送クロックが入力されるたびに、加減算器９６から入力された値を加算器９８に出力する。レジスタ９７の出力は、加算器９８に入力されると同時に、加減算器９６に帰還される。加減算器９６は、以後、この帰還された値に１画素移動量を加算して、レジスタ９７に出力する。これによって、レジスタ９７は、１画素移動量をＮとすると、Ｎ，２Ｎ，３Ｎ，４Ｎといった具体に、Ｎずつ増加する値を、ＴＤＩ転送クロックと同期して順次出力することになる。加算器９８は、レジスタ９７から入力された値と、制御装置８４から入力された撮像開始Ｙ座標値とを加算し、減算器９９に出力する。

減算器９９は、加算器９８から入力される値と、位置検出部５８から入力される現在Ｙ座標値との差分を算出し、ＥＯ補正におけるＹ方向の偏向ゲインとしてＥＯ補正器９２に出力する。以上の説明からも明らかなように、ＥＯ補正回路９４は、目標位置ＴＰ１を生成するとともに、目標位置ＴＰ１と実位置ＡＰとの差分をＥＯ補正器９２に出力する。ＥＯ補正器９２は、ＥＯ補正回路９４から入力された偏向ゲインに基づいて、目標位置ＴＰ１と実位置ＡＰとの差分が相殺される方向に、ＴＤＩセンサ７５に向かう二次荷電粒子を偏向させる。換言すれば、ＥＯ補正器９２は、実位置ＡＰのウエハＷの投影画像が目標位置ＴＰ１のウエハＷの投影画像に一致するように、ＴＤＩセンサ７５に向かう二次荷電粒子を偏向させる。かかる制御によって、図７に示したような精度の良い撮像が可能になる。

上述した本実施例の検査装置５によれば、ＥＯ補正を行う場合に、ウエハＷの目標位置ＴＰ１が同一の位置に維持されている期間中は、投影画像が移動しないので、投影画像が理想位置、すなわち、撮像対象の１画素に相当する領域の投影画像が、ＴＤＩセンサ７５の投影されるべき１画素のみに投影される位置から離れていくのを抑制できる。したがって、投影画像の理想位置と実位置ＡＰとのずれを低減でき、その結果、検査精度が向上する。特に、本実施例では、実位置ＡＰのウエハＷの投影画像が目標位置ＴＰ１のウエハＷの投影画像と完全に一致するので、投影画像が常に理想位置に維持され、検査精度がいっそう向上する。

また、検査装置５によれば、転送クロックは、一定時間ごとにＴＤＩセンサ７５に入力されるので、ＴＤＩセンサ７５の各撮像素子における露光時間が一定になる。したがって、ウエハＷの移動速度が変動する場合であっても、各撮像素子における露光時間が変動することがないので、露光時間の変動による輝度ムラが、画像処理装置８０によって生成される画像データに生じることがない。その結果、簡単な構成で検査対象を精度良く検査できる。

Ｂ．第２実施例：
図１０は、第２実施例における、ウエハＷの実位置と、ＥＯ補正におけるウエハＷの目標位置とを示す説明図であり、上述の図５に対応している。第２実施例では、転送クロックは、ウエハＷがＹ方向に１画素に相当する距離だけ移動するごとにＴＤＩセンサ７５に入力される。第２実施例においても、ＥＯ補正の目標位置ＴＰ２は、図１０に示すように階段状に設定される。具体的には、目標位置ＴＰ２は、転送クロックと同期して、１つの転送クロックの入力から次の転送クロックの入力までの期間と同一の時間だけ同一の位置に維持された後に、縦軸に平行に、ＴＤＩセンサ７５の１画素に相当する距離だけ立ち上がる。図１０から明らかなように、ウエハＷの搬送速度に変動が生じると、すなわち、実位置ＡＰが曲線形状であると、ウエハＷが１画素移動するのに要する時間（図中の期間Ｔ２１〜Ｔ２４）は、それぞれ異なる時間になる。なお、図１０では、期間Ｔ２１〜Ｔ２４の違いを強調して図示している。

図１１は、第２実施例としての検査装置２０５の概略構成を示す。図１１において、検査装置２０５の構成要素のうちの第１実施例（図１）と同一の構成要素については、図１と同一の符号を付して、説明を省略する。検査装置２０５は、画像処理装置２８０を備えている。この画像処理装置２８０は、正規化部２８２としても機能する点が第１実施例の画像処理装置８０と異なる。正規化部２８２の機能については、後述する。

図１２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。ここでは、説明の便を考慮し、ＴＤＩセンサ７５は、Ｙ方向に５画素配列され、Ｘ方向には配列されていないものとして説明する。図１２において、Ｐ１〜Ｐ５は、Ｙ方向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１２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。

図１２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２８０に転送される。

このようにして画像処理装置２８０に転送される輝度データは、画像処理装置２８０の正規化部２８２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（Ｙテーブル５２）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Ｙ方向に沿って１画素に相当する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）

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Ｙ方向の段数分の画素に相当する距離（図１２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）

このようにして正規化部２８２によって正規化された積算検出量は、画像データ生成部８１に出力される。画像データ生成部８１は、正規化部２８２から受け取った積算検出値を合成して、Ｙ方向およびＸ方向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。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８１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２８２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。

図１３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１３（ａ）は、正規化前の画像データの画素配置を示す。Ｙ＝１の画素群は、ＴＤＩセンサ７５によって画像処理装置２８０に最初に転送された画素群である。Ｙ＝２の画素群は、Ｙ＝１の画素群の次に転送された画素群である。つまり、Ｙ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１３（ｂ）は、Ｘ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１２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１３（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１３（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１３（ｄ）は、Ｙ＝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１３（ｅ）は、図１３（ｃ）に示した正規化前積算検出量ＩＶ０と、図１３（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。

かかる正規化処理を実現するための構成の一例を図１４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２８２は、正規化用クロック生成器２８５と、カウンタ２８６と、除算部２８７と、乗算部２８８とを備えている。制御装置８４からステージ装置５０（サーボモータ５６）に移動指令が与えられると、Ｙテーブル５２がＹ方向に移動される。このＹテーブル５２の移動量は、位置検出部５８によって検出される。そして、位置検出部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、Ｙテーブル５２がＹ方向に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２８８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２８６に入力する。

一方、正規化部２８２では、カウンタ２８６は、正規化用クロック生成器２８５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２８６は、転送信号を直近の所定回数（図１２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２８７に入力する。除算部２８７は、制御装置８４から入力された目標移動時間Ｔ０と、カウンタ２８６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２８８に入力され、乗算部２８８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２８８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８１に入力される。

図示は省略するが、画像データ生成部８１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２８２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２８２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２８２は、まず、図１４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２８２は、画像データ生成部８１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。

上述した検査装置２０５によれば、ウエハＷの移動速度に変動が生じたとしても、１画素に相当する距離のウエハＷの移動と、転送クロックとが完全に同期するので、ＴＤＩセンサ７５への投影画像を理想位置に精度良く近づけることができる。したがって、ウエハＷを精度良く検査できる。しかも、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いっそう向上できる。

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Ｙ方向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Ｙ方向の段数が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。

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２０５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。

あるいは、正規化処理は、上記の式（１），（２）の演算に加えて、Ｙ方向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Ｘ方向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。

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。

本実施例では、正規化部２８２は、画像処理装置２８０に含まれる構成として示したが、正規化部２８２は、検査装置２０５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２８２は、ＴＤＩセンサ７５と、画像処理装置２８０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２８２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。

Ｃ．第３実施例：
第３実施例では、上述した第２実施例と同一のＥＯ補正が行われる。すなわち、ＥＯ補正における目標位置は、図１０に目標位置ＴＰ２として示した通りに設定され、転送クロックは、ウエハＷがＹ方向に１画素に相当する距離だけ移動するごとにＴＤＩセンサ７５に入力される。また、第４実施例としての検査装置は、第１実施例の電子光学装置７０（図３参照）に代えて、電子光学装置３７０を備える。

図１５は、電子光学装置３７０の概略構成を示す。図１５において、第１実施例（図３）と同一の構成要素には、図３と同一の符号を付している。電子光学装置３７０は、図３に示した構成に加えて、阻止部３７８を備えている。阻止部３７８は、ブランキング電極３７６とブランキングアパーチャ３７７とを備えている。ブランキング電極３７６は、光源７１から照射され、レンズ７２ｄを通過した電子ビームをブランキングする。具体的には、ブランキング電極３７６は、静電偏向によって、電子ビームをブランキングアパーチャ３７７の開口部の外側まで高速で偏向させて、電子ビームがＥ×Ｂフィルタ７２ｅまで届かないように制御する。かかる阻止部３７８によれば、ウエハＷの移動速度が一定でない場合であっても、ＴＤＩセンサ７５から積算検出量が転送される間隔ごとのウエハＷの露光時間を均一に制御できる。

かかる露光時間の制御を行うための構成の一例を図１６に示す。図１６では、上述したステージ装置５０および電子光学装置３７０の構成は、簡略化して図示している。また、この例では、ウエハＷをＹ方向に移動させるアクチュエータとして、サーボモータ５６に代えて、リニアモータ３５６を採用している。図示するように、ウエハＷは、Ｙテーブル５２がリニアモータ３５６によって移動されることによって、Ｙ方向に移動する。このウエハＷの移動量は、上述の通り、位置検出部５８によって測定される。具体的には、位置検出部５８は、光源としてのレーザ発振器５８ａと、レーザ干渉計５８ｂと、Ｙテーブル５２（またはホルダ５５）に固定されたミラープレート５８ｃと、座標検出部５８ｄとを備えている。レーザ発振器５８ａから照射された光は、レーザ干渉計５８ｂを通ってミラープレート５８ｃに照射され、その反射光は、レーザ干渉計５８ｂに戻る。レーザ干渉計５８ｂは、レーザ発振器５８ａからの入射波と、ミラープレート５８ｃからの反射波との
位相差を検出し、座標検出部５８ｄに入力する。座標検出部５８ｄは、入力された位相差に基づいて、ウエハＷ、厳密には、Ｙテーブル５２（またはホルダ５５）の座標を検出する。

座標検出部５８ｄによって検出された座標値は、ステージ装置５０の制御を行うステージ制御部３８５にフィードバックされるとともに、座標差分値検出部３８６に入力される。座標差分値検出部３８６は、新たに入力された座標値と、前回入力された座標値との差分を演算し、パラレル・シリアル変換部３８７に入力する。パラレル・シリアル変換部３８７は、パラレルデジタル値として入力された座標値に基づいて、ＴＤＩセンサ７５の１画素に相当する距離だけウエハＷが移動したタイミングで、シリアル転送パルスをＴＤＩセンサ７５に入力する。この転送パルスは、一定パルス発生部３８８にも入力される。

一定パルス発生部３８８は、転送パルスの入力を受けるたびに、ブランキング信号をアンプ３８９に入力する。ブランキング信号は、一定時間のパルス幅を有する１つのパルスである。このブランキング信号は、アンプ３８９によってハイ（Ｈ）レベルと、ロウ（Ｌ）レベルとが反転されて、ブランキング電極３７６に入力される。ブランキング電極３７６にハイレベルが印加されると、ブランキング電極３７６は、ブランキングアパーチャ３７７の開口部の外側に電子ビームを偏向させる。つまり、ブランキング信号がハイレベルである期間の間は、電子ビームがウエハＷに向けて照射されるが、ブランキング信号がロウレベルである期間は、ブランキング電極３７６およびブランキングアパーチャ３７７によって、電子ビームのウエハＷ側への到達が阻止される。なお、本実施例では、ステージ制御部３８５、座標差分値検出部３８６、パラレル・シリアル変換部３８７および一定パルス発生部３８８は、制御装置８４（図１参照）に含まれる。ただし、これらの機能の少なくとも一部は、制御装置８４とは別体であってもよい。

図１７は、第４実施例の検査装置において、ウエハＷに電子ビームを照射するタイミングを示す。ここでのウエハＷは、欠陥や異物の付着がないものとする。つまり、ウエハＷから得られる二次荷電量は、ウエハＷの全領域にわたって均一であるものとする。図示するように、第１の転送クロックが発生して、それに続く第２の転送クロックが発生するまでの期間Ｔ１、すなわち、ウエハＷが１画素に相当する距離だけ移動する期間において、第１の転送クロックが立ち上がるタイミングから期間Ｔ１１の間、ブランキング信号がハイレベルになる。この期間Ｔ１１では、ウエハＷに向けて電子ビームが照射されるので、ＴＤＩセンサ７５の第１の画素に蓄積される電荷量は、ゼロから電荷Ｑ１まで一定の速度で増加する。その後、期間Ｔ１の残りの期間Ｔ１２では、ブランキング信号がロウレベルになるので、電子ビームのウエハＷ側への到達が阻止される。このため、期間Ｔ１２では、ＴＤＩセンサ７５の第１の画素に蓄積される電荷量は、電荷Ｑ１のまま維持される。この電荷Ｑ１は、第２の転送クロックが発生すると、第１の画素に隣接する第２の画素に転送されるので、第２の転送クロックが発生して、それに続く第３の転送クロックが発生するまでの期間Ｔ２の開始とともに、電荷量は、ゼロにリセットされる。この例では、期間Ｔ２は、期間Ｔ１よりも短い。すなわち、ウエハＷの移動速度には、ばらつきが生じている。

次に、期間Ｔ２において、第２の転送クロックが立ち上がるタイミングから期間Ｔ２１の間、ブランキング信号がハイレベルになる。上述の通り、ブランキング信号のパルス幅は一定であるから、期間Ｔ１１と期間Ｔ２１とは、同じ時間である。このため、期間Ｔ１２においては、期間Ｔ１１と同様に、第１の画素に蓄積される電荷量は、ゼロから電荷Ｑ１まで一定の速度で増加する。その後、期間Ｔ２の残りの期間Ｔ２２では、ブランキング信号がロウレベルになるので、電子ビームのウエハＷ側への到達が阻止される。このため、第１の画素に蓄積される電荷量は、電荷Ｑ１のまま維持され、期間Ｔ２の経過時に第２の画素に転送される。説明は省略するが、期間Ｔ２に続く、期間Ｔ２よりも短い期間Ｔ３
においても、第１の画素には、電荷Ｑ１が蓄積される。なお、上述の例では、転送クロックの立ち上がりと、ブランキング信号の立ち上がりとは、同一であるものとして説明したが、転送クロックの立ち上がりから一定の期間遅れて、ブランキング信号が立ち上がってもよい。このように、本実施例では、ウエハＷの移動速度にかかわらず、ウエハＷに電子ビームを照射する時間が一定となる。

一方、阻止部３７８を有していない場合には、図１８に示すように、期間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３において第１の画素に蓄積される電荷Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４は、露光時間に比例して、Ｑ２＞Ｑ３＞Ｑ４となる。つまり、ウエハＷの表面特性に領域分布が存在しない場合であっても、ウエハＷの移動速度がばらつくことによって、電荷量が一定しない。

上述した検査装置において、ブランキング信号のパルス幅は、ウエハＷがＴＤＩセンサ７５の１画素に相当する距離だけ移動するのに要する時間の変動を考慮し、当該変動範囲の最小値を超えない範囲で極力大きく設定することが望ましい。こうすれば、ウエハＷの各位置における露光時間を均一に保つことができる範囲内で露光時間を長くすることができ、その結果、ＴＤＩセンサ７５で感度の良い撮像を行える。通常、ステージ装置５０の速度変動は１％〜０．１％の範囲である。この速度変動の値は、最大速度で規定される事が多く、低速になった場合には増大する。例えば、移動速度が３０ｍｍ／ｓであり、速度変動率が１％である場合には、多くのステージ装置においては、移動速度が３ｍｍ／ｓのときに概ね１０％の速度変動率になってしまう。これは、速度にかかわらずサーボのループゲインが一定である事が要因の一つに挙げられる。この速度変動率よらず、輝度を一定に保つ為には、ブランキング信号のパルス幅は、速度変動により短縮されるＴＤＩセンサ７５の転送パルスの周期を考慮して決定することが望ましい。また、検出する二次電荷数を確保する為には、１周期の中の照射時間を出来るだけ長くする方が望ましい。低速時の平均転送パルス周期をｔ１とすると、ｔ１±１０％が転送パルス周期の範囲となる。転送パルス周期が長い場合は問題ないが、短くなった場合には変動を吸収出来ない可能性が出てくる。また、パルスの立上りおよび立下り時間や、ブランキング機構の応答時間等を考慮することが望ましい。そこで、例えば、平均転送パルス周期の概ね８０％程度を１周期の中の照射時間に割り当て、すなわち、ブランキング信号のパルス幅とし、残りの２０％程度を変動吸収代に割り当てる事が考えられる。もちろんこれは変動を吸収する事を可能とする上で、ステージ速度変動率等を所定の例として当てはめた値であり、速度変動率がさらに小さいステージを用いる場合には同様の考え方で夫々の値を当てはめればよい。

上述した検査装置によれば、ウエハＷの移動速度に変動が生じたとしても、１画素に相当する距離のウエハＷの移動と、転送クロックとが完全に同期するので、ＴＤＩセンサ７５への投影画像を理想位置に精度良く近づけることができる。したがって、ウエハＷを精度良く検査できる。しかも、ウエハＷの移動速度にかかわらず、ウエハＷに電子ビームを照射する時間が一定となるので、ウエハＷの表面特性に領域分布が存在しない場合には、ＴＤＩセンサ７５の画素に蓄積される電荷量は、常に一定となる。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いっそう向上できる。

上述した検査装置は、ウエハＷ、換言すれば、ホルダ５５またはＹテーブル５２の移動速度を監視する監視部を備えていてもよい。当該移動速度は、位置検出部５８の測定結果を使用して容易に把握可能である。また、検査装置は、監視部による移動速度の監視結果に基づいて、ブランキング信号のパルス幅を設定する設定部を備えていてもよい。この設定部は、ウエハＷの撮像を行う前にＹテーブル５２を試験的に移動させ、その際の監視部による監視結果に基づいて、ブランキング信号のパルス幅を設定してもよい。かかる構成とすれば、検査装置を量産する際に、Ｙテーブル５２の移動特性の個体差に応じて、ブラ
ンキング信号のパルス幅を好適な値に設定できる。あるいは、所定のタイミング、例えば、所定期間ごと、所定数のウエハＷの撮像を行うごとに、それまでの監視部による監視結果に基づいて、ブランキング信号のパルス幅を設定し直してもよい。かかる構成とすれば、Ｙテーブル５２の移動特性に変動が生じた場合にも、ブランキング信号のパルス幅を好適な値に設定できる。監視部や設定部は、制御装置８４の一部として構成されていてもよい。

阻止部３７８の位置は、上述の例に限るものではなく、ビームのウエハＷ側への到達、または、二次荷電粒子のＴＤＩセンサ７５への到達のいずれかを実現できる位置であればよい。例えば、阻止部３７８は、ＴＤＩセンサ７５と二次光学系７３との間に設けられてもよいし、ステージ装置５０と二次光学系７３との間に設けられてもよい。

阻止部３７８は、ブランキング手段に限らず、ビームのウエハＷ側への到達、または、二次荷電粒子のＴＤＩセンサ７５への到達を阻止することができる任意の構成とすることができる。例えば、光源７１から電磁波が照射される場合には、阻止部３７８は、電磁波を遮断する開閉可能なシャッタであってもよい。

Ｄ．変形例：
Ｄ−１．変形例１：
ＥＯ補正における目標位置は、上述の例に限らず、横軸を時間とし、縦軸を目標位置とする直交座標系で表す場合に、１つの転送クロックの入力から次の転送クロックの入力までの期間（以下、転送間隔期間とも呼ぶ）以下の所定の時間だけ目標位置が同一の位置に維持された後に所定距離だけ立ち上がる階段状に設定されるものであればよい。例えば、目標位置は、図５に示した従来の目標位置ＴＰ０に対して、転送間隔期間（例えば、図５の期間Ｔ２）よりも短い時間だけ、同一の位置に維持された後、縦軸に平行に立ち上がって目標位置ＴＰ０の線上に戻るように設定されてもよい。また、「階段状」とは、縦軸に平行に立ち上がる構成に限らず、縦軸に対して傾きを有していてもよい。これらの構成であっても、目標位置が目標位置ＴＰ０に設定される従来のＥＯ補正と比べれば、ウエハＷの投影画像が理想位置から離れていくのを抑制でき、検査精度を向上できる。

Ｄ−２．変形例２：
上述した検査装置は、検査対象に電磁波（光）を照射し、検査対象上で反射した二次電磁波、すなわち反射光をＴＤＩセンサ７５で撮像するものであってもよい。この場合、反射光をＴＤＩセンサ７５に導く二次光学系は、二次電磁波の焦点をずらす偏向部を備えていてもよい。この偏向部は、第１実施例の偏向部９０に相当するものであり、例えば、移動式レンズと、アクチュエータとを備える。偏向部は、アクチュエータを駆動させて、二次電磁波の光軸と直交する方向に移動式レンズを移動させることによって、二次電磁波の焦点をずらす。かかる偏向部は、第１実施例のＥＯ補正と同様の機能を実現し、偏向量は、第１実施例のＥＯ補正回路９４と同様の構成によって決定することができる。

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任意の組み合わせ、または、省略が可能である。

５，２０５…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…位置検出部
５８ａ…レーザ発振器
５８ｂ…レーザ干渉計
５８ｃ…ミラープレート
５８ｄ…座標検出部
６１…第１搬送ユニット
６２…第２搬送ユニット
６４…アライナ
７０，１７０，３７０…電子光学装置
７１，１７１…光源
７２，１７２…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
７３，１７３…二次光学系
７３ａ，７３ｃ…レンズ
７３ｂ…ＮＡアパーチャ
７３ｄ…アライナ
７４…ＴＤＩクロック生成器
７５…ＴＤＩセンサ
８０，２８０…画像処理装置
８１…画像データ生成部
８４…制御装置
９０…偏向部
９１…偏向電極
９２…ＥＯ補正器
９４…ＥＯ補正回路
９５…比較器
９６…加減算器
９７…レジスタ
９８…加算器
９９…減算器
２８２…正規化部
２８５…正規化用クロック生成器
２８６…カウンタ
２８７…除算部
２８８…乗算部
３５６…リニアモータ
３７６…ブランキング電極
３７７…ブランキングアパーチャ
３７８…阻止部
３８５…ステージ制御部
３８６…座標差分値検出部
３８７…シリアル変換部
３８８…一定パルス発生部
３８９…アンプ
Ｗ…ウエハ
Ｃ…カセット
ＡＰ…実位置
ＴＰ０，ＴＰ１，ＴＰ２…目標位置

Claims (9)

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一次光学系と、
   検査対象を保持可能な移動部であって、前記検査対象を、前記一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または二次電磁波の量を、時間遅延積分方式によって前記所定の方向に沿って、転送クロックの入力タイミングで積算して、積算検出量として前記入力タイミングごとに順次転送するＴＤＩセンサと、
   前記検査対象を移動させる前記移動部の位置を検出する位置検出部と、
   前記検出部によって検出された前記検査対象の実際の位置と、目標位置との差分に基づいて、前記ＴＤＩセンサに向かう前記二次電荷粒子または前記二次電磁波を、前記差分を相殺する方向に偏向させる偏向部と
   を備え、
   前記目標位置は、横軸を時間とし、縦軸を前記目標位置とする直交座標系で表す場合に、１つの前記転送クロックの入力から次の前記転送クロックの入力までの期間である転送間隔期間以下の所定の時間だけ前記目標位置が同一の位置に維持された後に所定距離だけ立ち上がる階段状に設定される
   検査装置。
2. 請求項１に記載の検査装置であって、
   前記目標位置は、前記転送クロックと同期して前記転送間隔期間と同一の時間だけ前記同一の位置に維持された後に、前記ＴＤＩセンサの１画素に相当する距離だけ、前記縦軸に平行に立ち上がる階段状に設定される
   検査装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の検査装置であって、
   前記転送クロックは、一定時間ごとに入力される
   検査装置。
4. 請求項１または請求項２に記載の検査装置であって、
   前記転送クロックは、前記位置検出部の検出結果に基づいて、前記ＴＤＩセンサの１画素に相当する距離だけ前記移動部が移動したことが検出される度に入力される
   検査装置。
5. 請求項４に記載の検査装置であって、
   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だけ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
   を備える検査装置。
6. 請求項４に記載の検査装置であって、
   前記転送間隔期間において、前記１つの転送から一定期間経過した後、前記次の転送までの間、前記ビームの前記検査対象側への到達、または、前記二次荷電粒子または前記二次電磁波の前記ＴＤＩセンサへの到達を阻止する阻止部を備える
   検査装置。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の検査装置であって、
   前記一次光学系は、前記荷電粒子を照射し、
   前記偏向部は、前記ＴＤＩセンサに向かう前記二次電荷粒子を偏向させる電子レンズを備えた
   検査装置。
8. 請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の検査装置であって、
   前記一次光学系は、前記電磁波を照射し、
   前記偏向部は、移動可能なレンズを備え、該レンズの位置が移動されることによって、前記ＴＤＩセンサに向かう前記二次電磁波の焦点をずらす
   検査装置。
9. 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照射工程と、
   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または二次電磁波の量を、ＴＤＩセンサを使用して、時間遅延積分方式によって前記所定の方向に沿って、転送クロックの入力タイミングで積算して、積算検出量として前記入力タイミングごとに順次転送させる転送工程と、
   前記検査対象を移動させる前記移動部の位置を検出する検出工程と、
   前記検出工程によって検出された前記検査対象の実際の位置と、目標位置との差分に基づいて、前記ＴＤＩセンサに向かう前記二次電荷粒子または前記二次電磁波を、前記差分を相殺する方向に偏向させる偏向工程と、
   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
   を備え、
   前記目標位置は、横軸を時間とし、縦軸を前記目標位置とする直交座標系で表す場合に、１つの前記転送クロックの入力から次の前記転送クロックの入力までの期間である転送間隔期間以下の所定の時間だけ前記目標位置が同一の位置に維持された後に所定距離だけ立ち上がる階段状に設定される
   検査用画像データの生成方法。

Images