JP2020153727A - 検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】検査精度の向上、及び、検査時間の短縮を実現する検査装置を提供する。【解決手段】一つの実施形態の検査装置は、照射部と撮像部と可動機構と制御部とを備える。照射部は、検査対象物２００に光を照射する。撮像部は、前記検査対象物を、レンズを介して撮像する。可動機構は、前記検査対象物の試料面１０１、前記レンズの主面１０２、及び、前記撮像部の撮像面１０３がシャインプルーフの原理に従うように、前記検査対象物の検査方向を軸にして、前記レンズと水平面との間の角度、及び、前記撮像部と水平面との間の角度の少なくとも一方を変える。制御部は、前記撮像部により撮像された前記試料面の画像の感度を、前記画像の検査方向と垂直な方向１０４における位置に応じて、前記画像内で互いに異なるレベルに調整する。【選択図】図３

Description

本実施形態は検査装置に関する。

３次元構造デバイスを対象として光学検査を実施する場合に、高低差のある階段部などにあるパターンを検査する技術が従来から知られている。

しかしながら、従来の技術では、検査対象の高さに応じて光学系のフォーカス値を変えて複数回、画像を取得する必要がある。そのため検査時間が長くなってしまうばかりか、画像取得毎のフォーカスのバラツキによって感度差が生じて、検査精度に影響が出てしまう。さらに次世代デバイスにおいては積層数が増加し、検査時間の長期化が顕著になることは明らかである。

特開２０１８−６６７６７号公報

一つの実施形態は、検査精度の向上、及び、検査時間の短縮を実現する検査装置を提供することを目的とする。

一つの実施形態の検査装置は、照射部と撮像部と可動機構と制御部とを備える。照射部は、検査対象物に光を照射する。撮像部は、前記検査対象物を、レンズを介して撮像する。可動機構は、前記検査対象物の試料面、前記レンズの主面、及び、前記撮像部の撮像面がシャインプルーフの原理に従うように、前記検査対象物の検査方向を軸にして、前記レンズと水平面との間の角度、及び、前記撮像部と水平面との間の角度の少なくとも一方を変える。制御部は、前記撮像部により撮像された前記試料面の画像の感度を、前記画像の検査方向と垂直な方向における位置に応じて、前記画像内で互いに異なるレベルに調整する。

図１は実施形態の検査装置の構成の例を示す図である。 図２Ａは実施形態の検査対象物の例１（３次元構造表面の場合）を示す図である。 図２Ｂは実施形態の検査対象物の例２（３次元構造内部の場合）を示す図である。 図３はシャインプルーフの原理を利用してフォーカスを合わせる場合の例を示す図である。 図４はシャインプルーフの原理を利用して調整されるフォーカスの例を示す図である。 図５はシャインプルーフの原理を利用して撮像された像の倍率について説明するための図である。 図６Ａは平面上に形成されたパターンを正面から撮像した画像の例を示す図である。 図６Ｂは高低差のあるパターンをシャインプルーフの原理を利用して撮像した画像の例を示す図である。 図７は倍率の違いに伴うピクセルサイズの違いを説明するための図である。 図８Ａは実施形態の検査装置の検査方法の例を示す図である。 図８Ｂは実施形態の検査装置の欠陥の検出例を示す図である。 図９Ａは実施形態の比較間隔の調整方法の例について説明するための図である。 図９Ｂは実施形態の比較間隔の調整方法の例について説明するための図である。 図９Ｃは実施形態の比較間隔の調整方法の例について説明するための図である。 図１０は倍率に応じた明るさの違いを説明するための図である。 図１１Ａは実施形態の明るさの調整方法の例について説明するための図である。 図１１Ｂは実施形態の明るさの調整方法の例について説明するための図である。 図１２Ａは実施形態の撮像部の角度の調整方法の例を示す図である。 図１２Ｂは実施形態のレンズの角度の調整方法の例を示す図である。 図１３は実施形態のレンズ又は撮像部の角度の再調整方法の例を示す図である。 図１４は実施形態の検査装置の調整方法の例を示すフローチャートである。 図１５は実施形態の検査光の照射方法の例を示すフローチャートである。 図１６は実施形態の反射光の検査方法の例を示すフローチャートである。 図１７は実施形態の変形例の撮像部（ＴＤＩセンサ）の動作例を説明するための図である。 図１８は実施形態の変形例の撮像部が、高低差のある試料面を撮像する場合を説明するための図である。 図１９は実施形態の変形例の撮像部が、高低差のある試料面を撮像した場合に取得された像を積算するときの転送速度について説明するための図である。 図２０は実施形態の変形例の撮像部により撮像された画像の例を説明するための図である。

以下に添付図面を参照して、実施形態にかかる検査装置を詳細に説明する。なお、これらの実施形態により本発明が限定されるものではない。

［検査装置の構成の例］
図１は実施形態の検査装置１００の構成の例を示す図である。実施形態の検査装置１００は、光源１、照明レンズ２、波長選択フィルター３、アパーチャ４、偏光フィルター５、ハーフミラー６、対物レンズ７、ステージ８、偏光フィルター９、アパーチャ１０、結像レンズ１１、撮像部１２、画像処理部１３、制御部１４、及び、可動機構１５ａ〜ｉを備える。

検査装置１００の照射部は、光源１、及び、照明光学系（照明レンズ２、波長選択フィルター３、アパーチャ４、偏光フィルター５、ハーフミラー６、対物レンズ７）により実現される。

光源１は、検査対象物２００の検査に使用される光（検査光）を発する。実施形態の説明では、検査対象物２００は、３次元構造デバイスを有するウエハである。

照明レンズ２は、光源１から発せられた光を平行光にする。

波長選択フィルター３は、検査に使用される波長を有する光を通過させる。

アパーチャ４は、検査対象物２００に照射する光の照射方法（光束径・開口数・光量など）を定める。

偏光フィルター５は、検査対象物２００に照射する光の偏光を定める。

ハーフミラー６は、偏光フィルター５を介して照射された光の方向を、検査対象物２００の方向に変更する。また、ハーフミラー６は、検査対象物２００から反射した光を、撮像部１２の方向へ通過させる。

対物レンズ７は、ハーフミラー６により検査対象物２００に向けられた光を、検査対象物２００上に集光する。また、対物レンズ７は、検査対象物２００から反射した光を平行光にする。

ステージ８は、検査対象物２００が設置される台である。

偏光フィルター９は、検査対象物２００から反射した光を撮像部１２の撮像面に結像させる時の偏光を定める。

アパーチャ１０は、検査対象物２００から反射した光を撮像部１２の撮像面に結像させる時の光の照射方法を定める。

結像レンズ１１は、検査対象物２００から反射した光を撮像部１２の撮像面に集光する。

撮像部１２は、結像光学系（対物レンズ７、ハーフミラー６、偏光フィルター９、アパーチャ１０、結像レンズ１１）を介して、検査対象物２００を撮像する。撮像部１２は、例えばＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）センサ、及び、ＴＤＩ（Ｔｉｍｅ Ｄｅｌａｙ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）センサ等である。実施形態の説明では、撮像部１２がＣＣＤセンサである場合を例にして説明する。なお、撮像部１２がＴＤＩセンサの場合の例は、実施形態の変形例で説明する。

画像処理部１３は、撮像部１２から入力された信号を画像に変換する。また、画像処理部１３は、画像からグレイレベルのヒストグラム（分布）を算出する処理、及び、グレイレベルの差分を取得する処理等も実行する。

制御部１４は、検査装置１００全体の動作を統括的に制御する。制御部１４は、例えば可動機構１５ａ〜ｉを制御する。また例えば、制御部１４は、撮像部１２によって撮像された画像の感度を調整する。画像の感度の調整方法の詳細は後述する。

可動機構１５ａは、制御部１４からの制御信号に応じて波長選択フィルター３の位置を調整する。可動機構１５ｂは、制御部１４からの制御信号に応じてアパーチャ４の位置を調整する。可動機構１５ｃは、制御部１４からの制御信号に応じて偏光フィルター５の位置を調整する。可動機構１５ｄは、制御部１４からの制御信号に応じてステージ８の位置を調整する。可動機構１５ｅは、制御部１４からの制御信号に応じて対物レンズ７の位置を調整する。可動機構１５ｆは、制御部１４からの制御信号に応じて偏光フィルター９の位置を調整する。可動機構１５ｇは、制御部１４からの制御信号に応じてアパーチャ１０の位置を調整する。可動機構１５ｈは、制御部１４からの制御信号に応じて結像レンズ１１の位置を調整する。可動機構１５ｉは、制御部１４からの制御信号に応じて撮像部１２の位置を調整する。

［検査対象物の例］
図２Ａは実施形態の検査対象物の例１（３次元構造表面の場合）を示す図である。図２Ｂは実施形態の検査対象物の例２（３次元構造内部の場合）を示す図である。３次元構造デバイスを有する検査対象物２００の検査では、例えば、表面欠陥（図２Ａ参照）、及び、内部欠陥（図２Ｂ参照）が検出される。

従来の技術では、フォーカスを、Ｔｏｐ、Ｍｉｄｄｌｅ及びＢｏｔｔｏｍに同時に合わせることができない。そのため、フォーカス値を深さ方向に変えて、複数回の画像取得が必要になり、検査のスループットが犠牲になっていた。

実施形態の検査装置１００では、制御部１４が、対物レンズ７、結像レンズ１１又は撮像部１２の角度を、検査対象物２００の上層から下層までフォーカスが合うように、可動機構１５ｅ、１５ｈ又は１５ｉを介して調整する。具体的には、制御部１４は、シャインプルーフの原理を利用して、検査対象物２００の上層から下層までフォーカスが合うように、可動機構１５ｅ、１５ｈ又は１５ｉを制御する。

［シャインプルーフの原理］
図３はシャインプルーフの原理を利用してフォーカスを合わせる場合の例を示す図である。図４はシャインプルーフの原理を利用して調整されるフォーカスの例を示す図である。図３に示すように、検査対象物２００の試料面１０１、レンズ（対物レンズ７又は結像レンズ１１）の主面１０２、及び、撮像部１２の撮像面（検出面）１０３が、１点Ｐで交わる場合、試料面１０１の全体にフォーカスが合う（図４参照）。すなわち、例えば図３の例のように、試料面１０１の検査方向と垂直な方向１０４に沿って、試料面１０１に高低差がある場合でも、試料面１０１の全体にフォーカスが合う。

図５はシャインプルーフの原理を利用して撮像された像の倍率について説明するための図である。距離ａを像距離、距離ｂを物体距離、ｆを焦点距離とする。このとき、下記ニュートンの結像公式（１）、及び、倍率の公式（２）が成り立つ。

１／ａ＋１／ｂ＝１／ｆ ・・・（１）

ｈ／ｘ＝ａ／ｂ ・・・（２）

また、式（１）及び（２）より、下記式（３）が成り立つ。

ｈ／ｘ＝ｆ／（ｂ−ｆ） ・・・（３）

図５に示すように、ａ＜ａ’、ｂ＞ｂ’の場合、倍率はａ／ｂ＜ａ’／ｂ’となる。したがって、検査対象物２００の下層の像ほど、撮像面１０３では小さく結像する。

図６Ａは平面上に形成されたパターンを正面から撮像した画像１１０ａの例を示す。図６Ｂは高低差のあるパターンをシャインプルーフの原理を利用して撮像した画像１１０ｂの例を示す。平面上に形成されたパターンが正面から撮像された場合は、画像１１０ａに含まれるパターンの像の大きさは、実際のパターンの大きさと同じになる。

一方、高低差のあるパターンがシャインプルーフの原理を利用して撮像された場合、画像１１０ｂに含まれる位置Ａのパターンの像の大きさは、試料面１０１に形成された実際のパターンの大きさよりも大きくなる。また、画像１１０ｂに含まれる位置Ｂのパターンの像の大きさは、試料面１０１に形成された実際のパターンの大きさと同じになる。また、画像１１０ｂに含まれる位置Ｃのパターンの像の大きさは、試料面１０１に形成された実際のパターンの大きさよりも小さくなる。

すなわち、試料面１０１の高い位置に形成されたパターンほど、実際のパターンよりも大きく撮像面１０３上に投影され、試料面１０１の低い位置に形成されたパターンほど、実際のパターンよりも小さく撮像面１０３上に投影される。図６Ａのように撮像された画像１１０ａ内では倍率は変わらないが、図６Ｂのように撮像された画像１１０ｂ内では倍率が変わる。

図７は倍率の違いに伴うピクセルサイズの違いを説明するための図である。平面上に形成されたパターンを撮像した場合は、どの位置でも１つのホールを表すピクセルの数は変わらない。図７の例では、位置Ａ〜Ｃにある１つのホールを表すピクセルの数は４〜５ピクセルである。

一方、平面上に形成されたパターンと同じ大きさのパターンを高低差のある試料面１０１に形成した場合、位置Ａでは、実際のパターンの大きさよりも大きな像が撮像面１０３上に結像する。図７の例では、位置Ａにある１つのホールを表すピクセルの数は９〜１０ピクセルである。これは、平面上のパターンに用いているピクセルサイズよりも、小さいピクセルサイズを用いることと同義である。

位置Ｂでは、実際のパターンの大きさと同じ大きさの像が撮像面１０３上に結像する。図７の例では、位置Ｂにある１つのホールを表すピクセルの数は４〜５ピクセルである。

位置Ｃでは、実際のパターンの大きさよりも小さな像が撮像面１０３上に結像する。図７の例では、位置Ｃにある１つのホールを表すピクセルの数は１〜２ピクセルである。これは、平面上のパターンに用いているピクセルサイズよりも、大きいピクセルサイズを用いることと同義である。

［検査方法］
図８Ａは実施形態の検査装置１００の検査方法の例を示す図である。図８Ｂは実施形態の検査装置１００の欠陥の検出例を示す図である。検査装置１００は、撮像部１２によって撮像された画像の比較検査（例えば、Ｄｉｅ比較及びＡｒｒａｙ比較等）により、検査対象物２００を検査する。

具体的には、画像処理部１３は、撮像部１２によって撮像された画像から、検査対象のパターンを含む検出（欠陥）画像１１１と、当該パターンと対応し比較されるパターンを含む参照画像１１２とを取得する。次に、画像処理部１３は、検出画像１１１と参照画像１１２との差分を示す差分画像１１３を取得する。そして、制御部１４が、差分画像１１３に含まれるパターンの差分が閾値より大きいか否かを判定することにより、パターンの欠陥を検出する。

実施形態の例では、パターンの差分は、画像１１０ｂから算出されたグレイレベルの差により表される。そのため、撮像部１２によって撮像された画像の精度が、検査結果に影響する。実施形態の検査装置１００は、検査対象物２００の試料面１０１、レンズの主面１０２、及び、撮像部１２の撮像面１０３がシャインプルーフの原理に従うようにして、画像を一度で取得する。これにより、実施形態によれば、検査対象の高さに応じて光学系のフォーカス値を変えて複数回、画像を取得する従来の場合に比べて、画像取得毎のフォーカスのバラツキによって感度差を生じさせることがないので、検査精度を向上させることができる。

［比較間隔の調整］
図９Ａ乃至９Ｃは実施形態の比較間隔の調整方法の例について説明するための図である。図９Ａに示すように、平面上に形成されたパターンを撮像した画像１１０ａの場合、位置Ａ〜Ｃにあるパターンは、同じ比較間隔で比較可能である。

一方、高低差のある試料面１０１に形成されたパターンを撮像した画像１１０ｂの場合、画像内で倍率が異なる。図９Ｂに示すように、平面上のパターンを基準として比較間隔を決めた場合、位置Ａ及びＣではパターン同士の比較ができず、正しく検査を行うことができなくなってしまう。そこで、実施形態の制御部１４は、画像１１０ｂ内に生じる倍率変化に応じて、図９Ｃに示すように、比較間隔１１５ａ〜ｃを変える。具体的には、制御部１４は、画像１１０ｂ上でパターンの差分をとることで、パターン同士を比較するときの比較間隔を、画像１１０ｂの検査方向と垂直な方向１０４におけるパターンの位置に応じて変える。

［明るさの調整］
図１０は、倍率に応じた明るさの違いを説明するための図である。図１０の上段は、画像内の領域の倍率が同じである場合を示す。画像内の倍率が同じである場合は、ピクセルサイズが均一なので、画像内の明るさも均一になる。一方、図１０の下段は、倍率が異なる場合を示す。倍率が大きくピクセルサイズが小さいほど、１ピクセル当たりに照射される光量が減少するので暗くなる。すなわち、画像の見え方（明るさ）が、位置Ａ〜Ｃで変わってしまう。

図１１Ａ及び１１Ｂは実施形態の明るさの調整方法の例について説明するための図である。図１１Ａでは、簡単のため、位置Ａ〜Ｃのパターンのみを示す。図１１Ｂの上段に示すように、倍率に応じて画像１１０ｂ内の明るさ（Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ）が変化する。具体的には、位置Ａ＜位置Ｂ＜位置Ｃの順で、ホールの占める割合が少ないので、ホール以外（明るい）によるピークが、位置Ａ＜位置Ｂ＜位置Ｃの順で大きい。そこで、実施形態の制御部１４は、例えば画像１１０ｂ内の領域のブライトネスを、例えば図１１Ｂの下段に示すグレイレベルのヒストグラム（分布）になるように変える。制御部１４は、例えば倍率の変化がない位置Ｂを基準とし、位置Ｂより倍率の大きい位置Ａの明るさを上げ、位置Ｂより倍率の小さい位置Ｃの明るさを下げる。すなわち、制御部１４は、画像１１０ｂ内のブライトネスを、画像１１０ｂの検査方向と垂直な方向１０４における位置に応じて変えることにより、画像１１０ｂ内の感度を調整する。これにより、画像１１０ｂ内に生じる明るさの差を抑制することができるので、画像１１０ｂ内の倍率が変化しても、検査感度を画像１１０ｂ内で合わせることができる。

また、制御部１４は、画像１１０ｂ内に生じる倍率変化に応じて画像１１０ｂ内の領域のブライトネスは変えずに、上述の図８Ｂに示すように差分画像１１３に含まれるパターンの差分を閾値と比較するときの閾値レベルを、検査対象物におけるパターンの位置に基づいて変えてもよい。具体的には、制御部１４は、パターンの差分に相当するグレイレベル差を閾値と比較するとき、画像１１０ｂの検査方向と垂直な方向１０４における位置に応じて、位置Ａでは閾値レベルを低く、位置Ｃでは閾値レベルを高くすることにより、画像１１０ｂ内の感度を調整する。これにより、画像１１０ｂ内の領域のブライトネスを変える場合と同様に、画像１１０ｂ内の倍率が変化しても、検査感度を画像１１０ｂ内で合わせることができる。

［角度の調整］
図１２Ａは実施形態の撮像部１２の角度φの調整方法の例を示す図である。制御部１４は、検査対象物２００の設計に使用された設計データ、及び、シャインプルーフの原理に基づいて可動機構１５ｉを制御することにより、撮像部１２の撮像面１０３の角度φを調整（初期設定）する。設計データは、例えば検査対象物２００の試料面１０１の角度θ、及び、当該試料面１０１の高さ等を含む。

なお、制御部１４は、撮像部１２ではなくレンズ（対物レンズ７又は結像レンズ１１）の角度を調整してもよい。

図１２Ｂは実施形態のレンズ（対物レンズ７又は結像レンズ１１）の角度の調整方法の例を示す図である。制御部１４は、上述の設計データ、及び、シャインプルーフの原理に基づいて、対物レンズ７又は結像レンズ１１の主面１０２の角度φを、可動機構１５ｅ又は１５ｈを制御することにより調整する。

なお、制御部１４は、撮像部１２の撮像面１０３の角度φ、対物レンズ７の主面１０２の角度φ、及び、結像レンズ１１の主面１０２の角度φの少なくとも１つを調整するようにしてもよい。

図１３は実施形態のレンズ（対物レンズ７又は結像レンズ１１）、又は、撮像部１２の角度φの再調整方法の例を示す図である。図１３の再調整方法の例は、試料面１０１に階段部等がある場合に実施できる。制御部１４は、上述の図１２Ａ又は１２Ｂの調整方法により初期設定された角度φを、φ−δとφ＋δとの間で変動させて、試料面１０１の階段部の頂点で、グレイレベルのピークが立つように角度φを再調整する。図１３の例では、検査対象物２００が８階段の構造を有する。そのため、検査対象物２００の試料面１０１に焦点が合っていれば、撮像された画像から算出されたグレイレベルは８ピークを有する。したがって、制御部１４は、初期設定された角度φを、φ−δとφ＋δとの間で変動させて、８ピークを有するグレイレベル分布が取得された角度φに再調整する。

次に、実施形態の検査装置１００の動作例を、フローチャートを参照して説明する。

図１４は実施形態の検査装置１００の調整方法の例を示すフローチャートである。はじめに、制御部１４が、レンズ（対物レンズ７又は結像レンズ１１）、又は、撮像部１２の角度φを変更する（ステップＳ１）。具体的には、制御部１４は、例えば上述の図１２Ａ又は１２Ｂに示す調整方法で角度φを初期設定し、上述の図１３に示す再調整方法で角度φを再調整する。

次に、制御部１４が、ステップＳ１の処理により変更された角度φから、画像内に生じる試料面１０１の高さごとの倍率変化を算出する（ステップＳ２）。

次に、制御部１４が、ステップＳ２の処理により算出された倍率変化に応じて、画像内の領域の明るさを変更する（ステップＳ３）。具体的には、制御部１４は、撮像部１２により撮像された試料面１０１の画像の感度を、画像の検査方向と垂直な方向１０４における位置に応じて、画像内で互いに異なるレベルに調整する。制御部１４は、例えばグレイレベルの分布が、上述の図１１Ｂの下段のように変更されるように、明るさを調整する。

次に、制御部１４が、ステップＳ２の処理により算出された倍率変化に応じて、上述の比較間隔（図９Ｃ参照）を変更する（ステップＳ４）。

図１５は実施形態の検査光の照射方法の例を示すフローチャートである。はじめに、光源１が、検査光を照射する（ステップＳ１１）。次に、照明レンズ２が、ステップＳ１１の処理により照射された検査光を平行光に変換する（ステップＳ１２）。次に、波長選択フィルター３が、検査に使用される波長を有する光を通過させる（ステップＳ１３）。次に、アパーチャ４が、検査対象物２００に照射する光の照射方法を定める（ステップＳ１４）。次に、偏光フィルター５は、検査対象物２００に照射する光の偏光を定める（ステップＳ１５）。次に、ハーフミラー６が、検査光の方向を、検査対象物２００が設置されたステージ８の方向に変更する（ステップＳ１６）。次に、対物レンズ７が、ステップＳ１６の処理により検査対象物２００に向けられた検査光を、検査対象物２００上に集光する（ステップＳ１７）。

図１６は実施形態の反射光の検査方法の例を示すフローチャートである。はじめに、対物レンズ７が、検査対象物２００から反射した反射光を平行光に変換する（ステップＳ２１）。次に、偏光フィルター９が、反射光を撮像部１２の撮像面１０３に結像させる時の偏光を定める（ステップＳ２２）。次に、アパーチャ１０は、反射光を撮像部１２の撮像面１０３に結像させる時の光の照射方法を定める（ステップＳ２３）。

次に、結像レンズ１１が、反射光を撮像部１２の撮像面１０３に集光する（ステップＳ２４）。次に、撮像部１２が、検査対象物２００を含む画像１１０ｂを撮像する（ステップＳ２５）。次に、画像処理部１３が、ステップＳ２５の処理により撮像された画像１１０ｂに含まれるパターンが比較間隔１１５ａ〜ｃで比較されるように、パターンの差分を取得する（ステップＳ２６）。次に、制御部１４が、ステップＳ２６の処理により取得されたパターンの差分が、閾値より大きい場合、当該パターンの位置を示す座標を、欠陥座標として取得する（ステップＳ２７）。

実施形態の検査装置１００は、上述の図１５及び図１６のフローチャートに示す処理を、検査対象物２００全面（実施形態では、ウエハ全面）で行うことにより、検査対象物２００の欠陥の位置を示す欠陥座標を取得する。

以上説明したように、実施形態の検査装置１００では、照射部（光源１及び照明光学系）が、検査対象物２００に光を照射する。撮像部１２が、検査対象物２００を、レンズ（実施形態では、対物レンズ７及び結像レンズ１１）を介して撮像する。可動機構１５ｉが、検査対象物２００の試料面１０１、レンズの主面１０２、及び、撮像部１２の撮像面１０３がシャインプルーフの原理に従うように、検査対象物２００の検査方向を軸にして、撮像部１２と水平面との間の角度（仰角）φを変える。そして、制御部１４が、撮像部１２により撮像された試料面１０１の画像１１０ｂの感度を、画像１１０ｂの検査方向と垂直な方向１０４における位置に応じて、画像１１０ｂ内で互いに異なるレベルに調整する。

これにより実施形態の検査装置１００によれば、検査対象物２００の高さに応じて光学系のフォーカス値を変えて複数回、画像を取得する必要がないので、検査精度の向上、及び、検査時間の短縮を実現することができる。

（実施形態の変形例）
次に実施形態の変形例について説明する。変形例の説明では、実施形態の説明と同様の説明については省略する。変形例では、撮像部１２がＴＤＩセンサである場合について説明する。

図１７は実施形態の変形例の撮像部１２（ＴＤＩセンサ）の動作例を説明するための図である。ＴＤＩセンサでは、最初に撮像された画像のピクセルで取得されたデータが、検査対象物２００（ウエハ）の移動速度と同じ速度で、次に撮像された画像のピクセルに転送される。図１７の例は、それぞれの画像１２０ａ〜ｅ内のピクセルで取得されたデータが、画像１３０ａ〜ｅ内のピクセルに転送された後、当該データが積算された積算画像１４０が取得される場合を示す。ＴＤＩセンサは、この積算をピクセル数分繰り返すことで、ノイズの少ないイメージを取得する。しかしながら、検査対象物２００の移動速度と、データ転送速度とが異なると、同じパターンどうしで積算できない。

図１８は実施形態の変形例の撮像部１２が、高低差のある試料面１０１を撮像する場合を説明するための図である。高低差のある試料面１０１を撮像する場合、スポット光１５０に含まれる視野内で倍率が変化した状態で撮像部１２にパターンの像が結像する。パターンの像の大きさは、試料面１０１の高さ方向の位置Ａ〜Ｃで異なるので、位置Ａ〜Ｃで、撮像部１２上をパターンの像が通り過ぎるスピードが異なる。実施形態の変形例の画像処理部１３は、倍率（位置Ａ〜Ｃ）に応じて、上述のデータ転送速度を調整することによって、正しく積算画像１４０を取得する。

図１９は実施形態の変形例の撮像部１２が、高低差のある試料面１０１を撮像した場合に取得された像を積算するときの転送速度について説明するための図である。図１９の左のように、位置Ａ〜Ｃでのデータ転送速度１６０を全て同じにした場合、位置Ａ〜Ｃでのパターンの像の通過スピードが異なるため、正しく積算画像１４０が取得できない。そこで、実施形態の変形例の画像処理部１３は、撮像部１２と水平面との間の角度が変わることで、画像１２０内に生じる倍率変化に応じて、パターンを表すデータを積算するときのデータ転送速度１６０を変える。具体的には、図１９の右のように、位置Ａのデータ転送速度１６１は、位置Ｂのデータ転送速度１６０よりも速くし、位置Ｃのデータ転送速度１６２は、位置Ｂのデータ転送速度１６０よりも遅くする。すなわち、制御部１４は、検査方向と垂直な方向１０４におけるパターンの位置に応じて、パターンを表すデータをＴＤＩセンサによって積算するときのデータ転送速度を変更する。

図２０は実施形態の変形例の撮像部１２により撮像された画像１４０ａ及びｂの例を説明するための図である。上述の図６Ａのように、パターンが平面上にある場合には、実施形態の撮像部１２（ＣＣＤセンサ）で撮像された画像１１０ａと、実施形態の変形例の撮像部１２（ＴＤＩセンサ）で撮像された画像１４０ａとは同じである。

一方、上述の図６Ｂのように、パターンが高低差のある面上にある場合には、実施形態の撮像部１２（ＣＣＤセンサ）で撮像された画像１１０ｂと、実施形態の変形例の撮像部１２（ＴＤＩセンサ）で撮像された画像１４０ｂとは異なる。画像１１０ｂは、検査方向（ｘ方向）と検査方向と垂直な方向１０４（ｙ方向）との両方で倍率が変化する。画像１４０ｂは、ｙ方向の倍率は変化するが、ｘ方向の倍率はｘ方向に時間積算しているため、変化しない。

以上説明したように、実施形態の変形例の検出装置１００では、画像処理部１３が、検査対象物２００の高さ位置に応じて、積算されるデータの転送速度を変える。これにより、検査装置１００が、シャインプルーフの原理を利用して、検査対象物２００を撮像した場合でも、ｘ方向の倍率変化を打ち消すことができる。なお、ｙ方向の倍率の変化に対しては、撮像部１２がＣＣＤセンサである場合と同様に、倍率変化に応じて画像１４０ｂ内の領域のブライトネス、又は、パターンの差分を表す画像データを閾値と比較するときの閾値レベルを変えればよい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１ 光源、２ 照明レンズ、３ 波長選択フィルター、４ アパーチャ、５ 偏光フィルター、６ ハーフミラー、７ 対物レンズ、８ ステージ、９ 偏光フィルター、１０ アパーチャ、１１ 結像レンズ、１２ 撮像部、１３ 画像処理部、１４ 制御部、１５ａ〜ｉ 可動機構、１００ 検査装置、２００ 検査対象物。

Claims (5)

1. 検査対象物に光を照射する照射部と、
   前記検査対象物を、レンズを介して撮像する撮像部と、
   前記検査対象物の試料面、前記レンズの主面、及び、前記撮像部の撮像面がシャインプルーフの原理に従うように、前記検査対象物の検査方向を軸にして、前記レンズと水平面との間の角度、及び、前記撮像部と水平面との間の角度の少なくとも一方を変える可動機構と、
   前記撮像部により撮像された前記試料面の画像の感度を、前記画像の検査方向と垂直な方向における位置に応じて、前記画像内で互いに異なるレベルに調整する制御部と、
   を備える検査装置。
2. 前記制御部は、前記画像内のブライトネスを、前記垂直な方向における位置に応じて変えることにより、前記画像内の感度を調整する、
   請求項１に記載の検査装置。
3. 前記撮像部は、前記検査対象物の第１パターンと、前記検査対象物中で前記第１パターンと対応する第２パターンとを撮像し、
   前記第１パターンの画像と前記第２パターンの画像との差分を表すデータを取得する画像処理部を更に備え、
   前記制御部は、前記差分を表すデータを閾値と比較するときの閾値レベルを、前記垂直な方向における位置に応じて変えることにより、前記画像内の感度を調整する、
   請求項１に記載の検査装置。
4. 前記撮像部は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）センサであり、前記検査対象物の第１パターンと、前記検査対象物中で前記第１パターンと対応する第２パターンとを撮像し、
   前記制御部は、前記画像上で前記第１パターンと前記第２パターンとの差分をとって前記第１パターンと前記第２パターンとを比較するときの比較間隔を、前記垂直な方向における前記第１パターン及び前記第２パターンの位置に応じて変える、
   請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の検査装置。
5. 前記撮像部は、ＴＤＩ（Ｔｉｍｅ Ｄｅｌａｙ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）センサであり、前記検査対象物の第１パターンと、前記検査対象物中で前記第１パターンと対応する第２パターンとを撮像し、
   前記制御部は、前記垂直な方向における前記第１パターン及び前記第２パターンの位置に応じて、前記第１パターンを表す第１データを前記ＴＤＩセンサによって積算するときのデータ転送速度、及び、前記第２パターンを表す第２データを前記ＴＤＩセンサによって積算するときのデータ転送速度を変える、
   請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の検査装置。

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