JPWO2008105463A1

JPWO2008105463A1 - 検査装置の製造方法

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Publication number: JPWO2008105463A1
Application number: JP2009501277A
Authority: JP
Inventors: 義彦藤森
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2007-02-28
Filing date: 2008-02-27
Publication date: 2010-06-03
Also published as: US20090316978A1; TW200839920A; WO2008105463A1; EP2124017A1

Abstract

検査装置の製造方法は、ディストーション測定工程が、ラインセンサにより主走査軸方向と略平行に延びる直線パターンを撮像して直線パターンの二次元画像データを作成し、作成した直線パターンの二次元画像データから、二次元画像における副走査軸方向のディストーション量を算出する第１のステップ（Ｓ２０１〜Ｓ２０５）と、ラインセンサにより主走査軸方向に対して傾いた方向に延びる直線状の斜めパターンを撮像して斜めパターンの二次元画像データを作成し、作成した斜めパターンの二次元画像データおよび第１のステップで算出した副走査軸方向のディストーション量から、二次元画像における主走査軸方向のディストーション量を算出する第２のステップ（Ｓ２０６〜Ｓ２０８）とを有している。

Description

本発明は、半導体ウェハ等に代表される被検物の表面検査を行う検査装置の製造方法に関する。

ウェハ等の被検物の表面検査を行う検査装置には、被検物を撮像して画像信号を出力するラインセンサと、ラインセンサを被検物に対し副走査軸方向（ラインセンサの長手方向と垂直な方向）に相対移動させてそれぞれ得られる画像信号に基づいて被検物の二次元画像データを作成する画像処理部とを備え、被検物の二次元画像データに基づいて被検物の表面検査を行うように構成されたものがある（例えば、特許文献１を参照）。このような検査装置を用いて大きな被検物の表面検査を行う場合には、従来、ラインセンサを複数回走査させて被検物を撮像する方法や、縮小光学系を用いて縮小した被検物の像をラインセンサにより一回の走査で撮像する方法が採用されていた。ところが、前者の場合には、被検物の撮像に時間がかかってしまい、また、後者の場合には、縮小光学系を構成するのに複雑な光学系が必要となる上に、画像の画素数が一つのラインセンサの画素数により制限されるという問題がある。そこで、一回の走査で被検物全体を撮像できるように、ラインセンサの長さを長くすることが検討されている。

ラインセンサにより得られた二次元画像を検査や測定に使用する場合、画像の歪みが検査や測定の誤差要因となるため、装置の製造もしくは調整等の際に、歪み（以下、ディストーションと称する）を測定して補正する必要がある（例えば、特許文献２を参照）。なお、二次元カメラ画像におけるディストーションの測定では、パターン位置が分かっている格子状パターンの画像を撮像して格子状パターンの交点の位置を測定し、補正のためのパラメータを算出している。すなわち、格子状パターンの交点という離散的な位置でのディストーション量を求め、それに基づいて画面全体のディストーション補正パラメータを決定する。二次元カメラ画像におけるディストーションにおいては、ディストーションを発生させる要因から、画像内のディストーション量が滑らかで且つ連続的であると仮定できるため、上記のような方法が可能である。

特表２００１−５２４２０５号公報

特開平１０−３１１７０５号公報

ところで、長いラインセンサは、比較的短いラインセンサ素子、例えば一次元光電変換素子を直線状に繋いで構成されるため、二次元画像におけるディストーション量が隣接する画素間で滑らかでない場合や連続的でない場合がある。このような二次元画像のディストーション補正を行うためには、ラインセンサにおける全ての画素に対してそれぞれディストーション量を測定する必要があり、格子状パターンを用いた従来の測定方法では対応できない。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、ラインセンサを用いた検査装置の製造工程において、ラインセンサの全ての画素に対するディストーション量を測定可能にすることを目的とする。

このような目的達成のため、第１の発明に係る検査装置の製造方法は、被検物を撮像して画像信号を出力し、複数のラインセンサ素子を一列に繋げて形成されるラインセンサと、ラインセンサの長手方向に沿って延びる主走査軸方向に対して垂直な副走査軸方向にラインセンサを相対移動させてそれぞれ得られる画像信号に基づいて、被検物の二次元画像データを作成する画像処理部とを備え、被検物の二次元画像データに基づいて被検物の表面検査を行う検査装置の製造方法であって、二次元画像のディストーション量を測定するディストーション測定工程を有する。

このディストーション測定工程は、ラインセンサにより主走査軸方向と略平行に延びる直線パターンを撮像して直線パターンの二次元画像データを作成し、作成した直線パターンの二次元画像データから、二次元画像における副走査軸方向のディストーション量を算出する第１のステップと、ラインセンサにより主走査軸方向に対して傾いた方向に延びる直線状の斜めパターンを撮像して斜めパターンの二次元画像データを作成し、作成した斜めパターンの二次元画像データおよび第１のステップで算出した副走査軸方向のディストーション量から、二次元画像における主走査軸方向のディストーション量を算出する第２のステップとを有している。

なお、上述の製造方法では、第２のステップにおいて、第１のステップで算出した副走査軸方向のディストーション量を利用して、斜めパターンの二次元画像に対しディストーションの補正を行い補正画像データを作成し、作成した補正画像データから主走査軸方向のディストーション量を算出することが好ましい。

また、上述の製造方法では、主走査軸方向および副走査軸方向の両ディストーション量をラインセンサの各画素毎に算出して記憶する第３のステップを有することが好ましい。

また、第２の発明に係る検査装置の製造方法は、第１の発明に係る検査装置の製造方法と同様の製造方法であって、ディストーション測定工程は、ラインセンサにより主走査軸方向と略平行に延びる直線パターンを撮像して直線パターンの二次元画像データを作成する第１のステップと、ラインセンサにより主走査軸方向に対して傾いた方向に延びる直線状の斜めパターンを撮像して斜めパターンの二次元画像データを作成する第２のステップと、二次元画像における主走査軸方向のディストーション量である主走査軸ディストーション量を零に設定するとともに、二次元画像における副走査軸方向のディストーション量である副走査軸ディストーション量を零に設定する第３のステップと、第１のステップで作成した直線パターンの二次元画像データをコピーして仮想の二次元画像データに設定する第４のステップとを有している。

さらに、ディストーション測定工程は、仮想の二次元画像データから、仮想の二次元画像における副走査軸方向のディストーション量を算出し、算出した副走査軸方向のディストーション量を副走査軸ディストーション量に加算する第５のステップと、主走査軸ディストーション量および副走査軸ディストーション量を利用して、第２のステップで作成した斜めパターンの二次元画像に対しディストーションの補正を行い補正画像データを作成する第６のステップと、補正画像データから、補正画像における主走査軸方向のディストーション量を算出し、算出した主走査軸方向のディストーション量を主走査軸ディストーション量に加算する第７のステップと、主走査軸ディストーション量および副走査軸ディストーション量を利用して、第１のステップで作成した直線パターンの二次元画像に対しディストーションの補正を行い、補正した二次元画像データを仮想の二次元画像データに設定する第８のステップと、第５のステップから第８のステップまでを、規定回数だけ、もしくは、第５のステップで算出した仮想の二次元画像における副走査軸方向のディストーション量および、第７のステップで算出した補正画像における主走査軸方向のディストーション量がそれぞれ所定値より小さくなるまで繰り返す第９のステップとを有している。

なお、上述の製造方法では、主走査軸方向および副走査軸方向の両ディストーション量をラインセンサの各画素毎に算出して記憶する第１０のステップを有することが好ましい。

また、上述の各製造方法では、ディストーション測定工程において、ラインセンサを副走査軸方向へ相対移動させて直線パターンおよび斜めパターンを一度に撮像することが好ましい。

本発明によれば、ラインセンサを用いた検査装置の製造工程において、ラインセンサ素子同士の繋ぎ目を含むラインセンサの全ての画素に対してディストーション量を測定することが可能になる。

検査装置の全体構成を示す斜視図である。ラインセンサ模式図である。検査装置の作動を示すフローチャートである。ディストーション補正ターゲットの平面図である。ラインセンサを用いて撮像されたディストーション補正ターゲットの二次元画像を示す模式図である。ディストーション補正ターゲットの補正画像を示す模式図である。ディストーション測定工程を示すフローチャートである。ディストーション補正ターゲットの変形例を示す平面図である。斜めパターンと画素との位置関係を示す模式図である。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。本発明に係る製造方法により製造される検査装置１が図１に示されている。この検査装置１は、被検物であるウェハ１０を支持するステージ１５と、ステージ１５に支持されたウェハ１０を撮像するためのラインセンサ２０と、ウェハ１０の二次元画像データを作成する画像処理部２５および画像表示装置２６とを備えて構成されており、画像処理部２５により作成されたウェハ１０の二次元画像データに基づいてウェハ１０の表面検査を行うものである。

ステージ１５は、ウェハ１０を略水平な状態で支持するとともに、当該ウェハ１０をラインセンサ２０の長手方向に沿って延びる主走査軸方向に対して垂直な副走査軸方向に移動可能に支持する。以下、本実施形態においては、図１に示すように、主走査軸方向をＸ方向とし、副走査軸方向をＹ方向とする。すなわち、ステージ１５は、ウェハ１０をＹ方向に移動可能に支持することになる。また、ウェハ１０が支持されるステージ１５の上面には、いわゆるシェーディングを補正するためのシェーディング補正ターゲット１６や、ディストーションを補正するためのディストーション補正ターゲット１７が設けられている。このディストーションには、ラインセンサ２０における画素ピッチ誤差等の個体差や、直線度、ラインセンサ２０をステージ１５に対して相対移動させる際の機械的誤差、ラインセンサ２０へ被検物の像を投影する光学系の歪み等が含まれる。

ラインセンサ２０は、図２に示すように、直線状に繋がれた複数のラインセンサ素子、例えば一次元光電変換素子２１と、直線状に繋がれた一次元光電変換素子２１を保持する図示しない本体部とを有して構成され、一次元光電変換素子２１によりウェハ１０を撮像して得られた（一次元の）画像信号を画像処理部２５に出力する。また、ラインセンサ２０は、図１に示すように、図示しない固定部材を用いてステージ１５の上方に（略水平な状態で）固定保持されており、ステージ１５に支持されたウェハ１０をＹ方向に移動させることで、ラインセンサ２０をウェハ１０に対しＹ方向に相対移動させることができるようになっている。なお、ラインセンサ２０には、例えば、一次元ＣＣＤセンサや、リニアアレイセンサ、コンタクトイメージセンサ（ＣＩＳ）等がある。

画像処理部２５は、ラインセンサ２０をＹ方向に相対移動させてそれぞれ得られる（一次元の）画像信号に基づいて、ウェハ１０の二次元画像データを作成する。そして画像処理部２５は、ウェハ１０の二次元画像データを作成すると、作成した二次元画像データに対し所定の画像処理を行ってウェハ１０の表面検査（ウェハ１０表面の欠陥検出）を行い、画像処理部２５による検査結果およびそのときのウェハ１０の二次元画像が画像表示装置２６で出力表示される。

このように構成される検査装置１の作動について、図３に示すフローチャートを参照しながら説明する。まず、ステップＳ１０１において、ラインセンサ２０を用いて画像の取り込みを行う。このとき、ラインセンサ２０は、ステージ１５およびウェハ１０に対してＹ方向に相対移動するとともに、各相対移動位置においてウェハ１０の表面を撮像し、（一次元の）画像信号を画像処理部２５に出力する。画像処理部２５に画像信号が入力されると、画像処理部２５は、ラインセンサ２０をＹ方向に相対移動させてそれぞれ得られる（一次元の）画像信号に基づいて、ウェハ１０の二次元画像データを作成する。

次に、ステップＳ１０２において、ステップＳ１０１で作成されたウェハ１０の二次元画像に対し画像処理部２５がシェーディングの補正を行う。シェーディングの補正は、予め検査装置１の記憶部（図示せず）に入力されたシェーディングデータに基づいて行われる。なお、シェーディングデータは、反射率が均一なシェーディング補正ターゲット１６をラインセンサ２０により撮像し、撮像したシェーディング補正ターゲット１６の二次元画像データから輝度のムラを測定することにより求められる。

さらに、ステップＳ１０３において、ウェハ１０の二次元画像に対し画像処理部２５がディストーションの補正を行う。ディストーションの補正は、予め検査装置１の記憶部（図示せず）に入力されたディストーションデータに基づいて行われる。なお、ディストーションデータは、詳細は後述するディストーション補正ターゲット１７をラインセンサ２０により撮像し、撮像したディストーション補正ターゲット１７の二次元画像データから二次元画像におけるディストーション量を測定することにより求められる。

次に、ステップＳ１０４において、ウェハ１０の二次元画像に対し画像処理部２５がノイズの除去を行う。

次に、ステップＳ１０５において、画像処理部２５は、ステップＳ１０２〜Ｓ１０４で補正された二次元画像データに対し所定の画像処理を行ってウェハ１０の表面検査（ウェハ１０表面の欠陥検出）を行う。

そして、ステップＳ１０６において、画像処理部２５による検査結果およびそのときのウェハ１０の二次元画像が画像表示装置２６で出力表示され、処理が終了する。

ところで、ディストーションデータは、検査装置１の製造時やラインセンサ２０の交換時等に、ディストーション補正ターゲット１７を利用してディストーション量を測定することにより求められ、検査装置１の記憶部（図示せず）に入力される。

本実施形態に係る検査装置１を製造する際、組立工程の後、ディストーション測定工程において二次元画像におけるディストーション量が測定され、当該ディストーション量に基づいて求められたディストーションデータが検査装置１の記憶部に入力される。そして、検査工程等を経たのち検査装置１が完成する。なお、組立工程の後にディストーション量を測定するのに限らず、ラインセンサ２０が組み上がった時点で、単体のラインセンサ２０および専用のテストマシンを用いてディストーション量を測定し、当該ラインセンサ２０が組み付けられる検査装置１の記憶部に、別途ディストーションデータを入力するようにしてもよい。

ディストーション補正ターゲット１７は、図４に示すように、Ｘ方向（主走査軸方向）と略平行に延びる直線パターン１８と、Ｘ方向に対して傾いた方向に延びる直線状の斜めパターン１９とを有して構成される。直線パターン１８の長さは、ラインセンサ２０上に投影された際に、ラインセンサ２０の撮像範囲と同等以上の長さであり、ラインセンサ２０の全画素に渡って直線パターン１８を撮像できるようになっている。斜めパターン１９を直線パターン１８へ投影したときの長さ（斜めパターン１９におけるＸ方向の長さ）も、ラインセンサ２０の撮像範囲と同等以上の長さであり、ラインセンサ２０の全画素に渡って斜めパターン１９を撮像できるようになっている。なお、直線パターン１８および斜めパターン１９の幅は、二次元画像上でパターンが十分に解像される必要性から、３画素〜４画素程度以上の幅であればよい。

なお、斜めパターン１９が直線パターン１８に対して傾いていれば、ディストーション量の測定は可能であるが、測定精度を重視する場合、Ｘ方向に対する斜めパターン１９の傾斜角度は４５度から９０度の間であることが好ましい。また、ディストーション補正ターゲット１７は、図示しない計測手段により、パターンの直線性、角度等の精度が保証されているものである。

前述したように、ラインセンサ２０は、直線状に繋がれた複数の一次元光電変換素子２１を有して構成されているが、図２に示すように、各一次元光電変換素子２１は、完全な直線状に繋がれているわけではなく、若干歪んだ（ゆがんだ）状態でそれぞれ繋がれている。そのため、図２に示すラインセンサ２０を用いてディストーション補正ターゲット１７を撮像し、ディストーション補正ターゲット１７の二次元画像を作成すると、例えば、図５に示すように（Ｘ方向およびＹ方向に）歪んだ画像となる。なお、図２および図５においては、説明のため歪み（ディストーション）を大きく示している。特に注目すべき点は、一次元光電変換素子２１同士の各繋ぎ目の所で、歪みが反転しており、この点が問題となる。すなわち、一つの一次元光電変換素子２１のディストーションに基づいて補完できない点が問題となる。

このようなディストーション補正ターゲット１７を用いたディストーション測定工程について、図７に示すフローチャートを参照しながら説明する。まず、ステップＳ２０１において、ディストーション補正ターゲット１７の画像入力を行う。このとき、ラインセンサ２０は、ステージ１５およびディストーション補正ターゲット１７に対してＹ方向に相対移動するとともに、各相対移動位置においてディストーション補正ターゲット１７を撮像し、（一次元の）画像信号を画像処理部２５に出力する。画像処理部２５に画像信号が入力されると、画像処理部２５は、ラインセンサ２０をＹ方向に相対移動させてそれぞれ得られる（一次元の）画像信号に基づいて、ディストーション補正ターゲット１７（すなわち、直線パターン１８および斜めパターン１９）の二次元画像データを作成する。

このように、ラインセンサ２０をＹ方向（副走査軸方向）へ相対移動させてディストーション補正ターゲット１７を撮像することで、直線パターン１８および斜めパターン１９を一度に撮像することが可能になる。これにより、ディストーション量の測定時間を短縮することができる。なお、このときの入力画像、すなわち、図５に示すディストーション補正ターゲット１７の二次元画像を画像Ａとする。

次に、ステップＳ２０２において、ディストーション量の測定結果となるディストーションテーブルにオールゼロを代入（零に設定）し、測定結果を初期化する。ディストーションテーブルは、Ｘ方向のディストーション量（以下、主走査軸ディストーション量と称する）およびＹ方向のディストーション量（以下、副走査軸ディストーション量と称する）を一組として、ラインセンサ２０の画素数分だけある。以降のステップで算出したディストーション量をこのディストーションテーブルに加算してゆくことで、ディストーション量の測定を行い、また測定の精度を上げてゆく。

次に、ステップＳ２０３において、ステップＳ２０１で作成した入力画像Ａ（直線パターン１８および斜めパターン１９）の画像データをコピーして、画像Ａを仮想の二次元画像である画像Ｂに設定する。

次に、ステップＳ２０４において、画像Ｂの画像データから、画像Ｂの直線パターン１８を用いて、画像ＢにおけるＹ方向のディストーション量を算出する。具体的には、まず、画像Ｂにおける直線パターン１８のパターンエッジ、すなわち、図５における上方から下方へ画像の輝度レベルが黒から白へ変化する部分において、Ｘ方向座標に対するＹ方向のエッジ位置を測定する。例えば、２５６階調のグレースケールにおいて、画像Ｂの黒部分の階調が２０階調、白部分が２００階調であったとすると、その中間の１１０階調（このときの階調をａとする）の位置をエッジ位置と定義し、ラインセンサ２０の各画素に対応させたＸ方向座標に対して、輝度レベルが１１０階調になるＹ方向座標を求める。

このとき、殆どの場所では丁度１１０階調になる画素が無いので、１１０階調を挟む前後の画素から補間により、エッジ位置を、整数画素単位ではなく、小数点以下の精度をもって測定する。例えば、Ｙ＝６４（このときの座標をｂとする）における画素の輝度が９０階調（このときの階調をｃとする）で、Ｙ＝６５（このときの座標をｂ＋１とする）における画素の輝度が１７０階調（このときの階調をｄとする）であったとすると、この２点から直線補間によりエッジ位置が次のように表される。
エッジ位置＝ｂ＋（ａ−ｃ）／（ｄ−ｃ）
＝６４＋（１１０−９０）／（１７０−９０）＝６４．２５

次に、測定したＹ方向のエッジ位置と、理想的な直線のエッジ位置との差（ずれ量）から、Ｙ方向のディストーション量を算出する。分かりやすく言えば、本来は直線になるべきパターン１８の画像に凹凸や傾きがあれば、それがディストーションである。理想的な直線のエッジ位置には、設計上のパターン位置を用いる。なお、設計上の位置情報が無くても、測定したＹ方向のエッジ位置から最小二乗法による直線を算出し、これを理想的な直線としてもよい。このようにして、ラインセンサ２０の各画素に対するＹ方向のディストーション量が算出される。

次のステップＳ２０５において、ステップＳ２０４で算出したＹ方向のディストーション量を、ディストーションテーブルの副走査軸ディストーション量に加算する。この時点では、ディストーションテーブルの主走査軸ディストーション量は零のままである。

次に、ステップＳ２０６において、ディストーションテーブルを用いて、画像Ａに対しディストーションの補正を行い、補正画像である画像Ｃを作成する。この補正は、ディストーションテーブルに保存されている主走査軸ディストーション量および副走査軸ディストーション量に基づいて、座標変換を行い（具体的には、ある座標に対してディストーション量だけずれた画素の輝度を、当該座標における輝度とする）、画像Ａから画像Ｃを作成する。この段階の画像は、例えば、図６のようになっている。画像Ｃでは、Ｙ方向のディストーション分が補正されているので、直線パターン１８はきれいな直線状になっているが、斜めパターン１９はまだ歪み（ゆがみ）を持っている。

次に、ステップＳ２０７において、画像Ｃの画像データから、画像Ｃの斜めパターン１９を用いて、画像ＣにおけるＸ方向のディストーション量を算出する。なお、画像Ｃは、Ｙ方向のディストーション分が補正されているので、斜めパターン１９の歪みはＸ方向のディストーションのみによるものと考えてよい。具体的には、まず、画像Ｃの斜めパターン１９で、図６における左方から右方（Ｘ方向）に輝度レベルが黒から白へ変化する部分において、Ｙ方向座標に対するＸ方向のエッジ位置をステップＳ２０４の場合と同様にして測定する。

このとき、Ｘ方向に対する斜めパターン１９の傾斜角度が４５度であれば、ラインセンサ２０の各画素に対応させたＸ方向座標において、ほぼ１箇所のエッジが存在し、エッジ位置の測定値が得られる。Ｘ方向に対する斜めパターン１９の傾斜角度が４５度より小さい場合には、エッジ位置の測定値が得られないＸ方向座標が存在するので、好ましくない。

次に、測定したＸ方向のエッジ位置と、理想的な直線のエッジ位置との差（ずれ量）から、Ｘ方向のディストーション量を算出する。理想的な直線のエッジ位置には、設計上のパターン位置を用いる。なお、設計上の位置情報が無くても、測定したＸ方向のエッジ位置から最小二乗法による直線を算出し、これを理想的な直線としてもよい。このようにして、ラインセンサ２０の各画素に対するＸ方向のディストーション量が算出される。

エッジ位置の測定は、画像ＣにおけるＹ方向座標（画素）毎に、図６における左方から右方（Ｘ方向）へ、エッジがある部分について測定するので、必ずしもラインセンサ２０の（Ｘ方向）画素とは対応しない（図９（ａ）を参照）。得られたエッジ位置の数値から、最も近いラインセンサ２０の（Ｘ方向の）画素を決めるのがよい。エッジ位置の測定値がラインセンサ２０の画素に完全に対応しないことは、測定誤差の要因となるが、微少量であるので、無視することもできるし、また、後述のステップＳ２１０により繰り返し処理を行うことで、測定誤差をより小さくすることが可能である。

次のステップＳ２０８において、ステップＳ２０７で算出したＸ方向のディストーション量を、ディストーションテーブルの主走査軸ディストーション量に加算する。これにより、ＸＹ両方向のディストーション量が得られたことになる。この段階でも、ディストーション量の測定値として意味があるが、Ｘ方向のディストーションにより、Ｙ方向のディストーション量の測定値にわずかな誤差が生じることがあり、微少量であるが測定誤差がある。そこで、ディストーション量の測定精度を向上させ、また、測定精度を確認するために、以下のステップを続ける。

次のステップＳ２０９において、ディストーションテーブルを用いて、ステップＳ２０６の場合と同様にして画像Ａに対しディストーションの補正を行い、補正した二次元画像（画像データ）を画像Ｂ（画像データ）に設定する。

そして、ステップＳ２１０において、所定の条件を満たすまで、ステップＳ２０４からステップＳ２０９までを繰り返す。ステップＳ２０４およびステップＳ２０７で得られる（Ｙ方向およびＸ方向の）ディストーション量は、残差分だけなので小さな値である。これらをディストーションテーブルに加算することで、ディストーション量の測定精度を向上させることが可能になる。所定の条件とは、例えば、ステップＳ２０４およびステップＳ２０７で新たに得られた（Ｙ方向およびＸ方向の）ディストーション量が予め設定した所定値（閾値）より小さくなったときである。このとき、十分な測定精度が得られた判断して、測定終了とする。なお、上述に限らず、ステップＳ２０４からステップＳ２０９までを（十分な測定精度が得られるように設定された）規定回数だけ繰り返したときに、測定を終了するようにしてもよい。

図７の手順では、画像のディストーション補正を何回も行うが、ディストーション補正は必ず画像Ａ（入力画像）に対して行う点が重要である。画像Ａをディストーション補正して得られた画像に重ねてディストーション補正を行うと、補間計算による誤差が累積し、画像の誤差が大きくなるので、その画像を測定して得られたエッジ位置等では誤差が大きくなってしまう。

以上のようにして得られたディストーションテーブルは、ラインセンサ２０の各画素が本来あるべき整列した位置からのＸ方向およびＹ方向のずれ量に相当するものである。検査装置１の製造時等において、ラインセンサ２０を取り付けた装置に対し、このようにディストーションテーブルを求め、検査装置１の記憶部（図示せず）にディストーションデータとして入力しておけば、ラインセンサ２０により得られた二次元画像を簡単に補正（ディストーションの補正）することができる。

この結果、本実施形態における検査装置１の製造方法によれば、直線パターン１８の二次元画像データからＹ方向（副走査軸方向）のディストーション量を算出するとともに、斜めパターン１９の二次元画像データおよび前のステップで算出したＹ方向のディストーション量から、Ｘ方向（主走査軸方向）のディストーション量を算出するため、Ｘ方向およびＹ方向のディストーション量を個々に独立させて測定することができ、ラインセンサ２０を用いた検査装置１の製造工程において、一次元光電変換素子２１同士の繋ぎ目を含むラインセンサ２０の全ての画素に対してディストーション量を測定することが可能になる。直線パターン１８がＸ方向に延びているため、最初にＹ方向のディストーション量だけを算出することができ、このように算出したＹ方向のディストーション量および斜めパターン１９の二次元画像データから、Ｘ方向のディストーション量だけを算出できるようになるからである。

また、Ｘ方向（主走査軸方向）のディストーション量を算出する際、前のステップで算出したＹ方向（副走査軸方向）のディストーション量を利用して、斜めパターン１９の二次元画像（画像Ａ）に対しディストーションの補正を行い補正画像データ（画像Ｃ）を作成し、作成した補正画像データからＸ方向のディストーション量を算出するようにすることで、Ｘ方向のディストーション量だけを容易に測定することが可能になる。

なお、上述の実施形態において、図８に示すように、ディストーション補正ターゲット５７が、互いに平行に延びる複数の直線パターン５８と、互いに平行に延びる複数の斜めパターン５９とを有して構成されてもよい。なお、複数の直線パターン５８はそれぞれ、Ｘ方向（主走査軸方向）と略平行に延びており、複数の斜めパターン５９はそれぞれ、Ｘ方向に対して傾いた方向に直線状に延びている。

このように、直線パターン５８および斜めパターン５９の数を増やすことにより、例えば、それぞれのパターンで測定されたＸ方向およびＹ方向のエッジ位置のずれ量を平均化することで、ディストーション量の測定精度をより向上させることが可能になる。また、それぞれのパターンで測定されたＸ方向およびＹ方向のエッジ位置のずれ量を相互に比較して、異常値を外したり、所定の閾値より大きい値および小さい値を外したりすることにより、偶然ディストーション補正ターゲット５７上に載ってしまった異物による測定精度への影響を小さくすることができる。

また、図８において、Ｘ方向に対する斜めパターン５９の傾斜角度は７９度に設定されている。このように、Ｘ方向に対する斜めパターン５９の傾斜角度を大きくすることで、各Ｘ方向座標（すなわち、ラインセンサ２０の各画素）あたりに得られるＸ方向のエッジ位置情報が増えるため、ディストーション量の測定精度をより向上させることが可能になる。

なお、Ｘ方向に対する斜めパターンの傾斜角度をθとすると、図９（ｂ）に示すように、ラインセンサ２０の１画素に対応する斜めパターン１９の部分をＹ方向へ投影した長さＬは、Ｌ＝ｔａｎθとなる。このＬが１以上であれば、ラインセンサ２０の（Ｘ方向）１画素に対してエッジ位置の（Ｙ方向）測定値が平均して１個以上得られ、ラインセンサ２０の全画素における（それぞれの）ディストーション量測定のために望ましい。Ｌが１未満の場合には、測定値の不足を補間等により補う必要がある。但し、Ｌが１未満であっても、斜めパターンの数を増やす等すれば、実質的にＬを１以上にすることが可能である。また、パターンの両側、すなわち、画像の輝度レベルが黒から白へ変化する部分、および白から黒へ変化する部分の両方を用いれば、実質的にパターンが２つであるのと同じ測定値が得られるので、パターンの数を増やすのと同等な効果を得ることができる。

一般に、Ｘ方向に対する斜めパターンの傾斜角度は、大きい方がエッジ位置の測定値の数が増えて、ディストーション量の測定精度が向上するが、ディストーション補正ターゲットのＹ方向のサイズが大きくなってしまう。そこで、測定精度とスペースとのバランスに応じて、適当な角度を選択すればよい。また、Ｌが１以上の整数になるようにすれば、ラインセンサ２０の１画素に対して得られるエッジ位置情報の数が全てのラインセンサ画素に対して同じになるので、より好ましい。なお、図８の例においては、Ｌ＝ｔａｎ７９°≒５となっている。

また、本実施形態によるディストーション測定工程を行うには、副走査、すなわちラインセンサ２０による走査が精度よく行われることが好ましい。具体的には、ラインセンサ２０による走査の直線性や、ディストーション補正ターゲット１７に対するラインセンサ２０の位置精度が、測定しようとするディストーション量の１／１０以下程度の誤差に抑えられていることが好ましい。また、ディストーション補正ターゲット１７に対するラインセンサ２０の相対位置は、リニアエンコーダ（図示せず）を利用して、リニアエンコーダパルスを１画素分ごとにカウントして（画像の）取り込みパルスを発生させる等の方法により、実際の相対位置と撮像による（画像での）相対位置とを精度よく対応させておくことが好ましい。

また、上述の実施形態において、ステップＳ２０４およびステップＳ２０７では、互いに隣接する２つの画素の輝度データから直線補間によりエッジ位置を求めているが、これに限られるものではなく、例えば、隣接して並んだ４つの画素の輝度データから（座標に対する）３次関数の近似を行い、近似した３次関数を利用してエッジ位置を求めるようにすれば、直線補間より測定精度を向上させることができる。

また、上述の実施形態において、ディストーション補正ターゲット１７が直線パターン１８および斜めパターン１９を有して構成されているが、これに限られるものではなく、直線パターンおよび斜めパターンを別々に設け、直線パターンおよび斜めパターンの二次元画像をそれぞれ別個に取り込むようにしてもよい。この場合、Ｙ方向のディストーション量を測定するときには直線パターンの二次元画像を使用し、Ｘ方向のディストーション量を測定するときには斜めパターンの二次元画像を使用するようにすればよい。

Claims

被検物を撮像して画像信号を出力し、複数のラインセンサ素子を一列に繋げて形成されるラインセンサと、前記ラインセンサの長手方向に沿って延びる主走査軸方向に対して垂直な副走査軸方向に前記ラインセンサを相対移動させてそれぞれ得られる前記画像信号に基づいて、前記被検物の二次元画像データを作成する画像処理部とを備え、前記被検物の二次元画像データに基づいて前記被検物の表面検査を行う検査装置の製造方法であって、
前記二次元画像のディストーション量を測定するディストーション測定工程を有し、
前記ディストーション測定工程は、
前記ラインセンサにより前記主走査軸方向と略平行に延びる直線パターンを撮像して前記直線パターンの二次元画像データを作成し、作成した前記直線パターンの二次元画像データから、前記二次元画像における前記副走査軸方向のディストーション量を算出する第１のステップと、
前記ラインセンサにより前記主走査軸方向に対して傾いた方向に延びる直線状の斜めパターンを撮像して前記斜めパターンの二次元画像データを作成し、作成した前記斜めパターンの二次元画像データおよび前記第１のステップで算出した前記副走査軸方向のディストーション量から、前記二次元画像における前記主走査軸方向のディストーション量を算出する第２のステップとを有することを特徴とする検査装置の製造方法。
前記第２のステップにおいて、前記第１のステップで算出した前記副走査軸方向のディストーション量を利用して、前記斜めパターンの二次元画像に対し前記ディストーションの補正を行い補正画像データを作成し、
作成した前記補正画像データから前記主走査軸方向のディストーション量を算出することを特徴とする請求項１に記載の検査装置の製造方法。
前記主走査軸方向および前記副走査軸方向の両ディストーション量を前記ラインセンサの各画素毎に算出して記憶する第３のステップを有することを特徴とする請求項１もしくは請求項２に記載の検査装置の製造方法。
被検物を撮像して画像信号を出力し、複数のラインセンサ素子を一列に繋げて形成されるラインセンサと、前記ラインセンサの長手方向に沿って延びる主走査軸方向に対して垂直な副走査軸方向に前記ラインセンサを相対移動させてそれぞれ得られる前記画像信号に基づいて、前記被検物の二次元画像データを作成する画像処理部とを備え、前記被検物の二次元画像データに基づいて前記被検物の表面検査を行う検査装置の製造方法であって、
前記二次元画像のディストーション量を測定するディストーション測定工程を有し、
前記ディストーション測定工程は、
前記ラインセンサにより前記主走査軸方向と略平行に延びる直線パターンを撮像して前記直線パターンの二次元画像データを作成する第１のステップと、
前記ラインセンサにより前記主走査軸方向に対して傾いた方向に延びる直線状の斜めパターンを撮像して前記斜めパターンの二次元画像データを作成する第２のステップと、
前記二次元画像における前記主走査軸方向のディストーション量である主走査軸ディストーション量を零に設定するとともに、前記二次元画像における前記副走査軸方向のディストーション量である副走査軸ディストーション量を零に設定する第３のステップと、
前記第１のステップで作成した前記直線パターンの二次元画像データをコピーして仮想の二次元画像データに設定する第４のステップと、
前記仮想の二次元画像データから、前記仮想の二次元画像における前記副走査軸方向のディストーション量を算出し、算出した前記副走査軸方向のディストーション量を前記副走査軸ディストーション量に加算する第５のステップと、
前記主走査軸ディストーション量および前記副走査軸ディストーション量を利用して、前記第２のステップで作成した前記斜めパターンの二次元画像に対し前記ディストーションの補正を行い補正画像データを作成する第６のステップと、
前記補正画像データから、前記補正画像における前記主走査軸方向のディストーション量を算出し、算出した前記主走査軸方向のディストーション量を前記主走査軸ディストーション量に加算する第７のステップと、
前記主走査軸ディストーション量および前記副走査軸ディストーション量を利用して、前記第１のステップで作成した前記直線パターンの二次元画像に対し前記ディストーションの補正を行い、補正した二次元画像データを前記仮想の二次元画像データに設定する第８のステップと、
前記第５のステップから前記第８のステップまでを、規定回数だけ、もしくは、前記第５のステップで算出した前記仮想の二次元画像における前記副走査軸方向のディストーション量および、前記第７のステップで算出した前記補正画像における前記主走査軸方向のディストーション量がそれぞれ所定値より小さくなるまで繰り返す第９のステップとを有することを特徴とする検査装置の製造方法。
前記主走査軸方向および前記副走査軸方向の両ディストーション量を前記ラインセンサの各画素毎に算出して記憶する第１０のステップを有することを特徴とする請求項４に記載の検査装置の製造方法。
前記ディストーション測定工程において、前記ラインセンサを前記副走査軸方向へ相対移動させて前記直線パターンおよび前記斜めパターンを一度に撮像することを特徴とする請求項１から請求項５のうちいずれか一項に記載の検査装置の製造方法。