JPS6219704A - 被検査対象パターンの画像信号感度補正装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、ウェハやＩＣマスクなどのパターン検査の際
得られる画像信号の感度を補正するための方式に係り、
特に照射光量蓄積形の画像検出器の信号レベルを、光源
輝度変動や検出器蓄積時間の不均一によることなく高精
度に補正するようにした画像信号感度補正方式に関する
ものである。

〔発明の背景〕

従来、ウェハやＩＣマスクなどのパターン検査装置にお
ける画像検出方法として、例えば特開昭５７−５４４０
２号公報に示されるように、被検査試料を顕微鏡でＣＯ
Ｄ等の一次元イメージセンサ上に拡大投影し、イメージ
センサ自身の走査と同時にそれとは直角方向に、試料を
乗せたステージを副走査することにより試料の２次元画
像を検出する方法が知られている。

この方法で画像を歪なく検出するためには、イメージセ
ンサの１走査時間の間に正確にパターン検出画素サイズ
分だけ試料ステージを動かす必要がある。すなわち、試
料ステージを一定速度で駆動しなければならない。しか
し、試料ステージはモータにより機械的に駆動されるた
め、ある程度の速度変動はまぬがれず、検出画像に歪が
生じ、欠陥判定を誤まるという問題があった。

コノ問題を解決するには、ステージの走査位置に合わせ
てイメージセンサの走査を開始させればよい。しかし、
ステージ速度に変動があるため、イメージセンサ走査開
始の時間間隔が変化し、その結果、イメージセンサがＣ
ＯＤのような入射光量蓄積形の場合、蓄積時間が変化す
るため、画像信号レベルが変動してしまう。

また、これらの検査装置は照明用光源として。

高輝度を得るためにキセノンランプや水銀灯などの放電
灯を使用するのが一般的であるが、これら放電灯は寿命
近くになるに従って輝度が不安定になり、画像信号レベ
ルの変動を引起してしまう。

〔発明の目的〕

よって本発明の目的は、ＣＣＤイメージセンサの如き照
射光量蓄積形のイメージセンサによりて検出される画像
信号を、副走査速度が変動しても画像の歪なく、かつ入
射光量蓄積時間の変動や照明光源の輝度変動があっても
、その信号レベルを高精度に補正し得る画像信号感度補
正方式を提供するにある。

〔発明の概要〕

この目的のため本発明は、照明光の一部をイメージセン
サ検出画素の数画素に導き、その画素の出力を明レベル
の参照値とし、副走査速度が変動することにより入射光
量蓄積時間が変化しても、また、照明光源の輝度が変化
しても、常に参照値が一定となるように、信号レベルを
参照値で割算するようにしたものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を第１図から第５図により説明する。

先ず本発明に係る画像信号感度補正回路について説明す
る。第１図はその構成を画像検出対象などとともに示し
たものである。これによるとＸＹステージ１５上に載置
されたウェハ１５のパターンは１次元のイメージセンサ
１に対物レンズ１２により拡大結像されるものとなって
いる。

イメージセンサ１をその内部でＹ方向（主走査方向）に
走査する一方、ＸＹステージ１５をＸ方向（副走査方向
）に走査する。

さて、ＸＹステージ１５のＸ方向への移動速度は理想的
にはイメージセンサ１の内部走査周期で１画素寸法分だ
け移動する速度であるが、実際にはその速度は理想速度
よりずれているのが通常である。理想の速度より速い速
度で移動すればＸ方向の画素寸法幅が大きくなり、逆に
、遅い速度で移動すればその寸法幅が小さくなり、前主
走査で得られた画像信号と一部オーバーラップした画像
信号が得られ不具合を生じることになる。このような不
具合を防止すべく本例ではＸＹステージ１５のＸ方向位
置を位置検出器１４によって検出することによって、Ｘ
Ｙステージ１５がＸ方向に一定量移動する度にタイミン
グ信号発生回路８がイメージセンサ１にスタート信号を
送出するようになっている。このスタート信号の周期は
、ＸＹステージ１５の移動速度を完全に一定にし得ない
ので＝般には変動することになるが、この周期の変動が
イメージセンサ１の入射光量蓄積１時間（露光時間）の
変動となって現われ、これがためにイメージセンサ１か
らの画像信号の明るさもまた変動することになるもので
ある。第２図はこの場合での様子を主走査方向のパター
ンが同一として示したものである。図示の如く区間Ｔｉ
で露光蓄積された画像信号は次の区間Ｔｊ＋＋でイメー
ジセンサより出力されるが、区間’ｒｉＩ　’ｒｚ＋、
の時間長が異なる場合は同一パターンに対する画像信号
であってもその信号レベルは異なるというものである。

このため正しい信号レベルをもった画像信号を得るべく
イメージセンサからの画像信号は入射光量蓄積時間によ
ってその信号レベルが補正される必要があるというわけ
である。

本例ではこれに対し、照明用光源１０の光の一部を光フ
ァイバ９でイメージセンサ１の一部に導ひき、明レベル
参照値を画像信号上に作成する。第３図に明レベル参照
値を作成した画像信号の例を示す。イメージセンサは光
が全く当たらなくてもあるレベルの信号が常に出力され
ており、これを暗レベルという。正しい画像信号レベル
を求めるにはイメージセンサ出力から暗レベルを減算す
る必要がある。そのため、本例のイメージセンサは光が
当っているときでもある特定の画素は常に暗レベルを出
力する。この暗レベルをＤとする。光ファイバにより導
かれた照明光が当っている画素のうち最大値をＢとする
。ウェハパターン信号レベルをＩＯとすると、入射光蓄
積時間および光源輝度の変動を補正するＫは、明レベル
参照値Ｂが常に一定の値をとればよい。従って、補正後
のラエハパターン信号レベルＩは次式で求められる。

ＩＯ−Ｄ ■＝□　　　　　・・・・・・・・・・・・（１）−Ｄ このため本例ではイメージセンサ１の出力を増幅器２を
介してサンプル・アンド・ホールド回路（以下列と略す
）に入力する。８／Ｈｓは暗レベルを記憶させるための
もので、タイミング信号発生回路８から出力される暗レ
ベルサンプルパルスによりサンプルされた後、その値を
次のパルスがくるまで保持する。Ｓ／Ｈ４は明レベル、
参照値を記憶させるためのもので、タイミング信号発生
回路から出力される明レベル参照値サンプルパルスによ
りサンプルされ、次のパルスがくるまで保持する。ウェ
ハパターン信号Ｉｏ。

暗レベルＤとの差分を差動アンプ５により求める。また
、暗レベルＤと明レベル参照値Ｂとの差分を差゛動アン
プ６により求める。差動アンプ５の出力を割算器７によ
り差動アンプ６の出で割算し、補正されたウェハパター
ン信号工を求める。

本例では照明光の一部をイメージセンナに導くために光
ファイバを使用したが、ミラー、レンズ等から成る他の
光学手段を用いてよい。その際、パターンの像と照明光
とが互いに影響されないよ５な支切板が必要となる。

また、本例ではパターン検出用イメージセンサの一部に
明レベル参照値を作成したが、バタ　　　　（−ン検出
用とは同品種の別のイメージセンサを用意しそれに明レ
ベルを作成してもよい。この場合にはパターン検出用イ
メージセンサのすべての画素がパターン検出に使用でき
るのでセンサの有効視野が広くとれる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明による場合は、入射光量蓄積
時間および照明光源輝度変動があっても安定した画像信
号が得られるので、副走査速度が変動してもそれに同期
したイメージセンサの駆動が可能となり、その結果、歪
や信号レベル変動のない画像信号を得ることができると
いう効果がある′。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る画像信号感度補正回路の一例で
の構成図、第２図は入射光量蓄積時間によって画像信号
レベルが如何に変動するかの図、第５図は明レベル参照
値を作成した画像信号の例を示す説明図である。 １・・・イメージセ／す、２・・・増幅器、５，４・・
・サンプル・アンド・ホールド、５，６・・・差動増幅
器、７・・・増算器、８・・・タイミング信号発生回路
、９・・・光７アイバ、１０・・・光源、１１・・・ハ
ーフミラ−１１２・・・対物レンズ、１５・°“ウェハ
、１４・・・位置検出器、１５・・・ＸＹステージ、 代理人弁理士　小　川　勝　男　− 第１　凶 第２日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、画像検出対象を一定方向に移動させることによって
   副走査する一方、該方向とは直交する方向に配されてい
   る入射光量蓄積形の１次元イメージセンサを電気的に主
   走査した際に該センサより得られる画像信号の感度を補
   正する方法であって、照明光の一部を該センサの一部に
   導き、照明光が当っている画素の信号レベルが常に一定
   となるよう画像信号を照明光が当っている画素で割算す
   ることを特徴とする画像信号感度補正方式。