WO2012043040A1 - 光電変換素子、欠陥検査装置及び欠陥検査方法 - Google Patents

光電変換素子、欠陥検査装置及び欠陥検査方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2012043040A1
WO2012043040A1 PCT/JP2011/066964 JP2011066964W WO2012043040A1 WO 2012043040 A1 WO2012043040 A1 WO 2012043040A1 JP 2011066964 W JP2011066964 W JP 2011066964W WO 2012043040 A1 WO2012043040 A1 WO 2012043040A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
registers
photoelectric conversion
conversion element
horizontal transfer
register
Prior art date
Application number
PCT/JP2011/066964
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
広志 川口
神宮　孝広
Original Assignee
株式会社日立ハイテクノロジーズ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社日立ハイテクノロジーズ filed Critical 株式会社日立ハイテクノロジーズ
Priority to US13/821,246 priority Critical patent/US8884207B2/en
Publication of WO2012043040A1 publication Critical patent/WO2012043040A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/9501—Semiconductor wafers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/40—Extracting pixel data from image sensors by controlling scanning circuits, e.g. by modifying the number of pixels sampled or to be sampled
    • H04N25/46—Extracting pixel data from image sensors by controlling scanning circuits, e.g. by modifying the number of pixels sampled or to be sampled by combining or binning pixels
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
    • H04N25/711—Time delay and integration [TDI] registers; TDI shift registers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
    • H04N25/713—Transfer or readout registers; Split readout registers or multiple readout registers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/8806—Specially adapted optical and illumination features

Definitions

  • the present invention relates to a photoelectric conversion element, a defect inspection apparatus and a defect inspection method using the photoelectric conversion element. More specifically, the present invention relates to a high-speed photoelectric conversion element, a defect inspection apparatus and a defect inspection method for detecting defects (scratches, cracks, etc.) and foreign matters to be inspected.
  • means for increasing the processing speed include, for example, a method of increasing the clock rate of the sensor pixel, There is a so-called multi-output method in which a signal is divided into a plurality of blocks and a signal is output in parallel for each block.
  • means for arbitrarily changing the resolution of the photoelectric conversion element there are a method having a plurality of imaging optical systems having different magnifications, a method for conversion by image processing after obtaining image data, and the like.
  • a / D converters are required for the increased number of outputs, which raises costs and increases the mounting density or area of the mounting board.
  • the method having a plurality of imaging optical systems having different magnifications increases the cost, and the method of converting by image processing after obtaining image data requires mounting components necessary for the processing. Since the number of memory and memory increases, there are problems that the cost increases and the mounting density or area of the mounting substrate increases.
  • An object of the present invention is to provide a photoelectric conversion element capable of increasing the processing speed and changing the resolution without increasing the cost, and a defect inspection apparatus and a defect inspection method using the photoelectric conversion element.
  • the present invention basically has the following features.
  • a photoelectric conversion element having a plurality of sensor pixels has a multiplexer and a plurality of horizontal transfer registers.
  • the sensor pixel is divided into a plurality of blocks so as to correspond to the horizontal transfer registers.
  • the photoelectric conversion element is configured such that the charges of the plurality of blocks are read out to the multiplexer through the corresponding horizontal transfer registers and output through the multiplexer.
  • a photoelectric conversion element capable of increasing the processing speed and changing the resolution without increasing the development cost and the manufacturing cost.
  • a defect inspection apparatus and a defect using the photoelectric conversion element can be provided.
  • An inspection method can be provided.
  • the photoelectric conversion element has a multiplexer, divides the sensor pixel into a plurality (N) of blocks, and outputs charges to the multiplexer in parallel for each block. At this time, the outputs of the N horizontal transfer registers corresponding to the divided blocks are read by the multiplexer and integrated.
  • the multiplexer outputs a signal at a speed N times the reading speed.
  • the signal input / output by the multiplexer is based on charge, current, or voltage, but in the following embodiments, description will be made mainly assuming that charge is input / output.
  • the resolution of the photoelectric conversion element can be arbitrarily changed by adding pixels on the photoelectric conversion element in the pixel direction or the line direction (scan direction).
  • the scan direction is referred to as the line direction
  • the direction perpendicular to the line direction is referred to as the pixel direction.
  • the line direction is a direction in which charges are transferred by the vertical transfer register
  • the pixel direction is a direction in which charges are transferred by the horizontal transfer register.
  • the clock rate of the horizontal transfer register that is, the photoelectric transfer rate is obtained by combining the multiplexer and a plurality (N) of horizontal transfer registers so that the output speed of the multiplexer becomes a desired speed.
  • the clock rate of the sensor pixel of the conversion element can be reduced. Accordingly, noise generated due to high-speed driving of the photoelectric conversion element can be reduced, and the SN ratio can be improved. Furthermore, since the sensor pixel clock rate may be low, there is no need to newly develop a drive circuit, and there is an effect that the speed can be increased with the drive circuit based on the existing technology and development costs can be significantly reduced.
  • the defect inspection apparatus using this photoelectric conversion element is The optimum resolution can be set in accordance with the size, shape, and type of the defect to be detected, the surface shape of the inspection object, the inspection speed, and the optical magnification, and the detection sensitivity is improved.
  • the capacity of the addition register is significantly larger than that of the previous register (line delay register), thereby improving the dynamic range and reducing the size, shape, and type of defects. There is an effect that it becomes more highly discriminable.
  • TDI Time Delay Integration
  • the vertical transfer register is also a sensor pixel of the photoelectric conversion element, in the following embodiments, the sensor pixel is referred to as “sensor pixel and vertical transfer register”.
  • the photoelectric conversion element has an integration function by a multiplexer, a pixel direction addition function of pixels by a pixel combination register, and a line direction addition function of pixels by a line delay register and an addition register.
  • the integration function by the multiplexer will be described using FIG. 1A and FIG. 1B in comparison with the prior art.
  • FIG. 1A is a diagram illustrating an example of a conventional photoelectric conversion element.
  • the speed is increased as follows.
  • a plurality of sensor pixels and the vertical transfer register 2 on the photoelectric conversion element 1 are divided into blocks.
  • it is divided into two blocks 2a and 2b.
  • the electric charges of the blocks 2a and 2b are transferred to the horizontal transfer registers 3a and 3b corresponding to the blocks 2a and 2b.
  • the charges in the horizontal transfer registers 3a and 3b are read for each pixel, converted into a voltage by an amplifier (not shown), and converted from an analog signal to a digital signal by the A / D converters 4a and 4b corresponding to the horizontal transfer registers 3a and 3b.
  • the above-described output method is generally called a multi-output method.
  • the processing speed is improved by N times compared to the case where the blocks are not divided.
  • FIG. 1B is a diagram showing an embodiment of an integration function in the photoelectric conversion element according to the present invention.
  • the photoelectric conversion element according to this embodiment has a multiplexer connected to the horizontal transfer register, and the speed is increased as follows.
  • the plurality of sensor pixels and the vertical transfer register 2 on the photoelectric conversion element 1 are divided into a plurality (N) of blocks.
  • the charges in the blocks 2a to 2d are transferred to the horizontal transfer registers 3a to 3d corresponding to the blocks 2a to 2d.
  • the number of horizontal transfer registers matches the number of divisions (N) of the sensor pixel and vertical transfer register 2.
  • the charges in the horizontal transfer registers 3a to 3d are read out by the multiplexer 5 for each pixel.
  • the number of A / D converters can be reduced as compared with the conventional photoelectric conversion element. Further, even if the number of block divisions is increased, the number of A / D converters does not increase. Since the processing speed can be increased by increasing the number of block divisions, the sensor pixel clock rate may be decreased. Therefore, it is possible to increase the speed of the photoelectric conversion element even if the conventional circuit technology is used without increasing the cost for improving the performance of the drive circuit. In addition, by reducing the clock rate of the sensor pixel, noise generated due to high-speed driving can be reduced and the SN ratio can be improved.
  • TDI Time Delay Integration
  • CCD Charge Coupled
  • Device A line sensor may be used as a photoelectric conversion element. Even if a CCD (Charge-Coupled Device) line sensor is used, the combination of a multiplexer and a plurality of horizontal transfer registers as described above can achieve high-speed processing without increasing costs, reducing noise, and reducing the SN ratio. Improvement is also possible.
  • FIG. 2A is a diagram illustrating an example of a charge reading method in a conventional photoelectric conversion element.
  • the conventional charge reading method charges are transferred collectively from the sensor pixel on the photoelectric conversion element 1 and the vertical transfer register 2 to the horizontal transfer register 3, and the horizontal transfer register 3 transfers the charge to the amplifier (not shown) pixel by pixel. Transfer and convert to voltage. For this reason, when pixel addition is performed, it is performed by a subsequent image processing unit (not shown).
  • the pixel addition function differs between the pixel direction and the line direction.
  • the addition function in the pixel direction of the pixel will be described with reference to FIG. 2B, and the addition function in the line direction of the pixel will be described with reference to FIGS. 2C and 2D.
  • FIG. 2B is a diagram illustrating an example of a pixel direction addition function of pixels in the photoelectric conversion element.
  • the photoelectric conversion element 1 in this embodiment includes sensor pixels and a vertical transfer register 2, horizontal transfer registers 3a, 3b, 3c, and 3d, and pixel combination registers 6a, 6b, 6c, and 6d.
  • the sensor pixel and the vertical transfer register 2 are divided into a plurality of blocks.
  • the block is divided into four blocks 2a, 2b, 2c, and 2d.
  • the blocks 2a to 2d correspond to the horizontal transfer registers 3a to 3d, respectively, and the horizontal transfer registers 3a to 3d correspond to the pixel combination registers 6a to 6d, respectively.
  • the number of blocks, horizontal transfer registers, and pixel combination registers is four in this embodiment, but may be plural, and is not limited to four.
  • the pixel direction addition function of the pixel of the photoelectric conversion element 1 will be described.
  • the sensor pixel on the photoelectric conversion element 1 and the vertical transfer register 2 collectively transfer charges to the horizontal transfer registers 3a to 3d.
  • the charges of the blocks 2a to 2d are transferred to the horizontal transfer registers 3a to 3d corresponding to the blocks 2a to 2d.
  • the horizontal transfer registers 3a to 3d transfer charges one pixel at a time to the corresponding pixel combination registers 6a to 6d.
  • the pixel combination registers 6a to 6d add the pixels transferred from the horizontal transfer registers 3a to 3d, and transfer the charges of the added pixels to an amplifier (not shown).
  • the charge transferred to the amplifier is converted into a voltage.
  • the capacity of the pixel combination registers 6a to 6d is equal to or greater than the capacity of the horizontal transfer registers 3a to 3d, respectively.
  • each of the pixel combination registers 6a to 6d has only one stage, but an arbitrary resolution can be obtained by providing a plurality of stages.
  • FIG. 3 is a diagram showing an embodiment of a photoelectric conversion element provided with a plurality of pixel combination registers.
  • the pixel combination register has two stages.
  • the pixel combination registers 6a to 6d constitute the first stage, and the pixel combination registers 6m and 6n constitute the second stage.
  • the pixels transferred to the pixel combination registers 6a and 6b are transferred to the pixel combination register 6m, and the pixels transferred to the pixel combination registers 6c and 6d are transferred to the pixel combination register 6n.
  • the resolution in the pixel direction can be changed by changing the size of one pixel with a plurality of pixel combination registers.
  • FIG. 2C is a diagram illustrating an embodiment of a pixel line direction addition function in a photoelectric conversion element.
  • the photoelectric conversion element 1 in this embodiment includes a sensor pixel and vertical transfer register 2, a horizontal transfer register 3, line delay registers 7a and 7b, and an addition register 8.
  • the sensor pixel and the vertical transfer register 2 are divided into a plurality of blocks.
  • the block is divided into four blocks 2a, 2b, 2c, and 2d.
  • the number of blocks is four in the present embodiment, but may be a plurality, and is not limited to four.
  • the photoelectric conversion element 1 has two line delay registers, but the number of line delay registers may be three or more.
  • the pixel line direction addition function of the photoelectric conversion element 1 will be described.
  • the sensor pixel on the photoelectric conversion element 1 and the vertical transfer register 2 collectively transfer the charges of the blocks 2a to 2d to the horizontal transfer register 3.
  • the horizontal transfer register 3 transfers the charge for each pixel to the line delay registers 7a and 7b corresponding to each line scan for each line.
  • the line delay registers 7 a and 7 b transfer the transferred charges to the addition register 8.
  • the addition register 8 adds the transferred charges and transfers them to an amplifier (not shown).
  • the charge transferred to the amplifier is converted into a voltage.
  • the capacity of the addition register 8 is equal to or larger than the number of pixels of the line delay registers 7a and 7b ⁇ the capacity of the line.
  • the line delay register has two stages and two line delay registers 7a and 7b are provided.
  • an arbitrary resolution can be obtained. it can.
  • an arbitrary resolution may be obtained by alternately using the two line delay registers 7a and 7b like a double buffer memory.
  • the resolution in the line direction can be changed.
  • FIG. 2D is a diagram illustrating an embodiment in which the capacity of the addition register 8 is increased in the photoelectric conversion element illustrated in FIG. 2C.
  • the saturation capacity (Full Well) is increased by significantly increasing the number of pixels of the registers 7a and 7b ⁇ the capacity of the line.
  • Arbitrary addition can be handled by making the saturation capacity of the addition register 8 larger than the capacity corresponding to the charges of the line delay registers 7a and 7b. Therefore, the dynamic range can be increased.
  • TDI Time Delay Integration
  • CCD Charge Coupled Device
  • a line sensor may be used as the photoelectric conversion element. Even if a CCD (Charge-Coupled Device) line sensor is used, the combination of a multiplexer and a plurality of horizontal transfer registers as described above can increase the processing speed and change the resolution without increasing the cost. Reduction and improvement of SN ratio are also possible.
  • the three functions of the photoelectric conversion element that is, the integration function by the multiplexer, the pixel direction addition function by the pixel combination register, and the line direction addition function by the line delay register and the addition register are individually described. Two functions can also be combined.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a photoelectric conversion element that combines three functions of an integration function, a pixel direction addition function, and a line direction addition function.
  • the photoelectric conversion element 1 in this embodiment includes a sensor pixel and vertical transfer register 2, horizontal transfer registers 3a to 3h, multiplexers 5a and 5b, line delay registers 7a to 7d, addition registers 8a to 8h, pixels It has coupling registers 6a-6h.
  • the sensor pixel and the vertical transfer register 2 are divided into a plurality of blocks. In the example of FIG. 4, the block is divided into eight blocks 2a to 2h.
  • the blocks 2a to 2h correspond to the horizontal transfer registers 3a to 3h, respectively.
  • the addition registers 8a to 8h correspond to the pixel combination registers 6a to 6h, respectively.
  • the number of blocks, horizontal transfer registers, addition registers, and pixel combination registers is eight in this embodiment, but may be any number and is not limited to eight.
  • the number of line delay registers is not limited to the number shown in FIG.
  • the number of multiplexers may be one or more.
  • Each multiplexer reads signals from a plurality of horizontal transfer registers and outputs the read signals one by one.
  • the charges of the blocks 2a to 2h obtained by dividing the sensor pixel and the vertical transfer register 2 are transferred to the horizontal transfer registers 3a to 3h corresponding to the blocks 2a to 2h.
  • the charges in the horizontal transfer registers 3a to 3h are read out by the multiplexers 5a and 5b for each pixel.
  • the multiplexer 5a reads the charges of the horizontal transfer registers 3a to 3d
  • the multiplexer 5b reads the charges of the horizontal transfer registers 3e to 3h.
  • the multiplexer 5b also outputs a signal at a speed determined in the same manner as the multiplexer 5a.
  • the outputs of the multiplexers 5a and 5b are line delay registers 7a to 7b corresponding to the multiplexers 5a and 5b for each line of the line scan. 7d. In FIG.
  • line delay registers 7a and 7b correspond to the multiplexer 5a
  • line delay registers 7c and 7d correspond to the multiplexer 5b.
  • Line scan charges at different times are transferred to the line delay registers 7a and 7b.
  • Line scan charges of different times are also transferred to the line delay registers 7c and 7d.
  • the line delay registers 7a to 7d store the transferred charges, respectively.
  • the line delay registers 7a and 7b transfer the transferred charges to the addition registers 8a to 8d, and the line delay registers 7c and 7d transfer the transferred charges to the addition registers 8e to 8h.
  • the addition registers 8a to 8h perform pixel addition by the number of pixels to be transferred by the addition registers 8a to 8h by transferring the charges one pixel at a time to the corresponding pixel combination registers 6a to 6h.
  • the pixel combination registers 6a to 6h add the pixels transferred from the addition registers 8a to 8h, and transfer the charges of the added pixels to an amplifier (not shown).
  • the charge transferred to the amplifier is converted into a voltage, and converted from an analog signal to a digital signal by an A / D converter (not shown).
  • the three functions of the integration function by the multiplexer, the pixel direction addition function by the pixel combination register, and the line direction addition function by the line delay register and the addition register need not always be used together.
  • necessary functions can be selected and combined among these three functions.
  • a photoelectric conversion element having three functions of an integration function by a multiplexer, a pixel direction addition function by a pixel combination register, and a line direction addition function by a line delay register and an addition register can be realized.
  • the number of A / D converters can be reduced by the integration function by the multiplexer as compared with the conventional photoelectric conversion element. Further, even if the number of block divisions is increased, the number of A / D converters does not increase. Since the processing speed can be increased by increasing the number of block divisions, the sensor pixel clock rate may be decreased. Therefore, it is possible to increase the speed of the photoelectric conversion element even if the conventional circuit technology is used without increasing the cost for improving the performance of the drive circuit. In addition, by reducing the clock rate of the sensor pixel, noise generated due to high-speed driving can be reduced and SN can be improved.
  • the line delay register has only two stages, but an arbitrary resolution may be obtained by providing two or more stages.
  • an arbitrary resolution may be obtained by using the two line delay registers like a double buffer memory.
  • the capacity of the addition register is significantly larger than the number of pixels of the line delay register ⁇ the capacity of the line, it can cope with arbitrary addition, so the dynamic range is increased. Is also possible.
  • the pixel combination register has only one stage, but an arbitrary resolution may be obtained by providing a plurality of stages as shown in FIG.
  • a TDI (Time Delay Integration) sensor having a vertical transfer register is described as an example of the photoelectric conversion element, but a one-dimensional line scan CCD (Charge Coupled) is described.
  • a line sensor may be used as a photoelectric conversion element.
  • FIG. 5 is a diagram showing an embodiment of a defect inspection apparatus having a photoelectric conversion element according to the present invention.
  • the defect inspection apparatus according to the present embodiment is an optical wafer inspection apparatus, and detects defects (scratches, cracks, etc.) and foreign matters on a wafer to be inspected.
  • the defect inspection apparatus includes a light source 21 that emits illumination light, a beam expander 22, a stage 24 on which a sample 25 to be inspected is mounted, an objective lens 23, an imaging lens 26, and An image sensor 27 as a detector is provided. Furthermore, a display unit 31, an input unit 30, an image processing unit 28, an element configuration control unit 32 that controls the photoelectric conversion elements, and a control CPU 29 are provided.
  • the image sensor 27 has a photoelectric conversion element according to an embodiment of the present invention. That is, the photoelectric conversion element has three functions: an integration function by a multiplexer, a pixel direction addition function by a pixel combination register, and a line direction addition function by a line delay register and an addition register.
  • the defect inspection apparatus according to the present embodiment can select and use necessary functions among these three functions.
  • the illumination light from the light source 21 is applied to the sample 25 mounted on the stage 24 via the beam expander 22.
  • the reflected light from the sample 25 is detected by the image sensor 27 through the objective lens 23, the imaging lens 26, and the like.
  • the display unit 31 displays image processing results, configuration information of photoelectric conversion elements, and the like.
  • the control CPU 29 controls information input by the input unit 30 and data and information of the image processing unit 28, the image sensor 27, the stage 24, and the element configuration control unit 32.
  • the element configuration control unit 32 determines the size, shape, and type of the defect to be detected, the surface shape of the inspection target (sample 25), the inspection speed, and the optical magnification.
  • the switching control of these three functions is performed based on the setting of the photoelectric conversion element input by the user.
  • the user can use the input unit 30 to detect whether the integration function is necessary, whether to change the resolution, and, in the case of changing the resolution, the pixel addition direction (pixel direction, line direction, or both directions). Specifies control element control settings.
  • the configuration of the photoelectric conversion element can be controlled to an arbitrary resolution and sensitivity.
  • FIG. 6 is a flowchart showing a control process setting procedure executed by the element configuration control unit 32.
  • the setting procedure of the control process of the saddle element configuration control unit 32 is as follows.
  • step 101 the setting of the photoelectric conversion element is input.
  • the user can add the resolution via the input unit 30 to determine whether the integration function is necessary, change the resolution, and in which direction (pixel direction, line direction, or both directions) when changing the resolution. Specify the setting of the photoelectric conversion element to change.
  • step 102 it is determined whether an integrated function is necessary according to the input settings. If necessary, the process proceeds to Step 103. If not necessary, the process proceeds to Step 104.
  • step 103 the integration function by the multiplexer is set according to the input setting.
  • step 104 it is determined whether to change the resolution according to the input settings. If the resolution is to be changed, the process proceeds to step 105; otherwise, the process proceeds to step 109.
  • step 105 the direction to add pixels is selected according to the input settings.
  • step 106 When adding in the pixel direction, the process proceeds to step 106 to set the pixel direction addition function by the pixel combination register, and then proceeds to step 109.
  • step 107 When adding in the pixel direction and the line direction, the process proceeds to step 107 to set the pixel direction addition function by the pixel combination register and the line direction addition function by the line delay register and the addition register, and then proceeds to step 109.
  • step 108 When adding in the line direction, the process proceeds to step 108, the line direction addition function by the line delay register and the addition register is set, and then the process proceeds to step 109.
  • step 109 the set information (for example, the set value and whether or not the setting can be normally terminated) is displayed on the display unit 31.
  • the set information for example, the set value and whether or not the setting can be normally terminated
  • the user moves to another operation such as defect inspection, and when the setting is not normal, the user returns to Step 101 and performs setting again.
  • the defect inspection apparatus can be set to an optimum resolution for the size, shape, and type of the defect to be detected, the surface shape of the inspection object, the inspection speed, and the optical magnification. It is. For this reason, the hardware other than the photoelectric conversion element does not need to be changed from the conventional defect inspection apparatus, and the resolution and sensitivity of the apparatus can be easily changed and adjusted. Furthermore, by using an addition register having a capacity significantly larger than the number of pixels of the line delay register ⁇ the capacity of the line for the photoelectric conversion element, the dynamic range is expanded, and the size, shape, and type of the defect are increased. It becomes highly discriminable.
  • the light source 21 is arranged obliquely on the stage 24 for oblique illumination, and the image sensor 27 is arranged above the stage 24 for upward detection.
  • the arrangement of the light source 21 and the image sensor 27 is not limited to this location, and the illumination light from the light source 21 irradiates the sample 25 mounted on the stage 24, and the image sensor 27 detects the reflected light from the sample 25. Needless to say, it is possible to use it anywhere you can.
  • Addition register 21 ... Light source, 22 ... Beam expander, 23 ... Objective lens, 24 ... Stage, 25 ... Sample , 26 ... imaging lens, 27 ... image sensor, 28 ... image processing unit, 29 ... control CPU, 30 ... input unit, 31 ... display unit, 32 ... element configuration control unit.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

　コストを増加させずに処理の高速化と解像度の変更が可能な光電変換素子と、それを用いた欠陥検査装置及び欠陥検査方法を提供する。複数のセンサ画素を有する光電変換素子１において、マルチプレクサ５と、複数の水平転送レジスタ３ａ～３ｄとを有する。センサ画素は、水平転送レジスタ３ａ～３ｄのそれぞれに対応するように、複数のブロック２ａ～２ｄに分割される。複数のブロック２ａ～２ｄの電荷が、対応するそれぞれの水平転送レジスタ３ａ～３ｄを介してマルチプレクサ５に読み出され、マルチプレクサ５を介して出力されるように構成する。

Description

光電変換素子、欠陥検査装置及び欠陥検査方法
　本発明は、光電変換素子と、それを用いた欠陥検査装置及び欠陥検査方法に関する。より詳細には、光電変換素子の高速化と、検査対象の欠陥（傷、クラックなど）や異物を検出する欠陥検査装置及び欠陥検査方法に関する。
　複数のセンサ画素を有するＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＴＤＩ（Time Delay Integration）等の光電変換素子において、処理の高速化を図る手段としては、例えば、センサ画素のクロックレートを上げる方法や、センサ画素を複数のブロックに分割してブロック毎に並列に信号を出力する、いわゆるマルチ出力方式がある。
　光電変換素子の高速化方法に関する先行技術としては、特許文献１に記載のように、センサ画素を偶数画素と奇数画素に分けて信号を出力し、Ａ／Ｄ変換後に統合する方法などがある。
　また、光電変換素子の解像度を任意に変更する手段としては、倍率の異なる結像光学系を複数持つ方法や、画像データ取得後の画像処理により変換する方法などがある。
特開平５－１６７９３２号公報
　特許文献１に記載の光電変換素子の高速化方法では、センサ画素を偶数画素と奇数画素の２つのみに分割して信号を出力するため、処理速度は２倍にしかならない。
　また、センサ画素のクロックレートを上げる方法では、光電変換素子は容量性負荷であるために、クロックレートを２倍にすると負荷も２倍になる。このため、駆動回路の能力が不足する恐れがあるので、駆動回路全体を見直して新たに開発を行う必要があり、開発期間やコストが増大するという課題がある。
　更に、マルチ出力方式では、増やした出力数だけＡ／Ｄ変換器が必要となり、コストの上昇や、実装基板の実装密度または面積が大きくなるといった課題がある。
　また、光電変換素子の解像度を変更する手段として、倍率の異なる結像光学系を複数持つ方法では、コストが増加し、画像データ取得後の画像処理により変換する方法では、処理に必要な実装部品やメモリなどが増えるため、コストの上昇や、実装基板の実装密度または面積が大きくなるという課題がある。
　本発明は、コストを増加させずに処理の高速化と解像度の変更が可能な光電変換素子と、それを用いた欠陥検査装置及び欠陥検査方法を提供することを目的とする。
　本発明は、基本的には、次のような特徴を有する。
　複数のセンサ画素を有する光電変換素子において、マルチプレクサと、複数の水平転送レジスタとを有する。前記センサ画素は、前記水平転送レジスタのそれぞれに対応するように、複数のブロックに分割される。前記複数のブロックの電荷が、対応するそれぞれの前記水平転送レジスタを介して前記マルチプレクサに読み出され、前記マルチプレクサを介して出力されるように、前記光電変換素子を構成する。
　本発明によれば、開発コストや製造コストを増加させずに、処理の高速化と解像度の変更が可能な光電変換素子を提供することができ、この光電変換素子を用いた欠陥検査装置及び欠陥検査方法を提供することができる。
従来の光電変換素子の一例を示す図である 本発明による光電変換素子における統合機能の一実施例を示す図である。 従来の光電変換素子における電荷読み出し方法の一例を示す図である。 本発明による光電変換素子における画素の画素方向加算機能の一実施例を示す図である。 本発明による光電変換素子における画素のライン方向加算機能の一実施例を示す図である。 本発明による光電変換素子において、加算レジスタの容量を大きくした一実施例を示す図である。 画素結合レジスタを複数段設けた光電変換素子の一実施例を示す図である。 統合機能、画素方向加算機能、及びライン方向加算機能を組み合わせた光電変換素子の一実施例を示す図である。 本発明による光電変換素子を有する欠陥検査装置の一実施例を示す図である。 素子構成制御部が実行する制御処理の設定手順を示すフローチャートである。
　本実施例による光電変換素子は、マルチプレクサを有し、センサ画素を複数（Ｎ個）のブロックに分割し、電荷をブロック毎に並列にマルチプレクサへ出力する。この際、分割した各ブロックに対応するＮ個の水平転送レジスタの出力を、マルチプレクサで読み込んで統合する。マルチプレクサは、読み込み速度のＮ倍の速度で信号を出力する。マルチプレクサが入出力する信号は、電荷、電流、または電圧によるものであるが、以下の実施例では、主に電荷を入出力するものとして説明する。
　また、光電変換素子上で画素を画素方向またはライン方向（スキャン方向）に加算することで、光電変換素子の解像度を任意に変更可能である。なお、以下の実施例では、光電変換素子上のセンサ画素に対し、スキャン方向をライン方向と呼び、ライン方向に垂直方向を画素方向と呼ぶ。ライン方向は、垂直転送レジスタにより電荷が転送される方向であり、画素方向は、水平転送レジスタにより電荷が転送される方向である。
　本実施例による光電変換素子によれば、マルチプレクサの出力速度が所望の速度となるように、マルチプレクサと複数（Ｎ個）の水平転送レジスタとを組み合わせることにより、水平転送レジスタのクロックレート、すなわち光電変換素子のセンサ画素のクロックレートを遅くすることができる。従って、光電変換素子の高速駆動に起因して発生するノイズの低減が図れると共に、ＳＮ比の向上も図れる。更に、センサ画素のクロックレートが遅くても良いため、新たに駆動回路を開発する必要がなく、既存の技術による駆動回路で高速化を図れ、開発コストを格段に抑えることができる効果がある。
　また、本実施例によれば、光電変換素子上で画素を画素方向またはライン方向に加算することで、光電変換素子の解像度を任意に変更できるため、この光電変換素子を用いた欠陥検査装置は、検出する欠陥の大きさ、形状、及び種類や、検査対象の表面形状、検査速度、及び光学倍率に合わせて最適な解像度が設定可能であり、検出感度を向上させる効果がある。また、ライン方向に画素を加算する場合に、加算レジスタの容量を前段のレジスタ（ライン遅延レジスタ）よりも大幅に大きくすることで、ダイナミックレンジが向上し、欠陥の大きさ、形状、及び種類がより高度に識別可能となるという効果がある。
　以下、光電変換素子と、それを用いた欠陥検査装置及び欠陥検査方法の実施例を、図面を用いて説明する。以下の実施例では、光電変換素子として、垂直転送レジスタを有するＴＤＩ（Time Delay Integration）センサを例に挙げて説明する。垂直転送レジスタは、光電変換素子のセンサ画素でもあるので、以下の実施例では、センサ画素のことを「センサ画素及び垂直転送レジスタ」と称する。
　本実施例による光電変換素子は、マルチプレクサによる統合機能、画素結合レジスタによる画素の画素方向加算機能、及びライン遅延レジスタと加算レジスタによる画素のライン方向加算機能を有する。初めに、マルチプレクサによる統合機能について、図１Ａと図１Ｂを用いて従来技術と対比しながら説明する。
　図１Ａは、従来の光電変換素子の一例を示す図である。従来の光電変換素子では、次のようにして高速化を図っている。光電変換素子１上の複数のセンサ画素及び垂直転送レジスタ２をブロックに分割する。図１Ａの例では、２つのブロック２ａ、２ｂに分割している。各ブロック２ａ、２ｂの電荷は、各ブロック２ａ、２ｂに対応した水平転送レジスタ３ａ、３ｂに転送される。水平転送レジスタ３ａ、３ｂの電荷は、１画素毎に読み出され、図示しないアンプにより電圧に変換され、水平転送レジスタ３ａ、３ｂに対応したＡ／Ｄ変換器４ａ、４ｂでアナログ信号からデジタル信号に変換される。上述した出力方法は、一般にマルチ出力方式と呼ばれており、ブロックの分割数をＮとすると、ブロックを分割しない場合に比べてＮ倍の処理速度の向上を図っている。
　図１Ｂは、本発明による光電変換素子における統合機能の一実施例を示す図である。本実施例による光電変換素子では、水平転送レジスタに接続されるマルチプレクサを有し、次のようにして高速化を図る。
　光電変換素子１上の複数のセンサ画素及び垂直転送レジスタ２を、複数（Ｎ個）のブロックに分割する。図１Ｂの例では、４個のブロック２ａ～２ｄに分割している（Ｎ＝４）。各ブロック２ａ～２ｄの電荷は、各ブロック２ａ～２ｄに対応する水平転送レジスタ３ａ～３ｄに転送される。水平転送レジスタの数は、センサ画素及び垂直転送レジスタ２の分割数（Ｎ）に合わせる。水平転送レジスタ３ａ～３ｄの電荷は、１画素毎にマルチプレクサ５により読み出される。
　マルチプレクサ５は、接続されている水平転送レジスタの数がＮ個の場合には、水平転送レジスタからの電荷読み出し速度のＮ倍の速度で信号を出力することで、入力速度と出力速度のバランスを取っている。例えば、本実施例のように、接続されている水平転送レジスタの数が４個（Ｎ＝４）の場合には、マルチプレクサ５は、水平転送レジスタからの電荷読み出し速度の４倍の速度で信号を出力する。マルチプレクサ５の出力は、図示しないアンプにより電圧に変換され、Ａ／Ｄ変換器４でアナログ信号からデジタル信号に変換される。
　本実施例による光電変換素子では、従来の光電変換素子に比べて、Ａ／Ｄ変換器の数を減らすことができる。また、ブロック分割数を増やしても、Ａ／Ｄ変換器の数は増えない。ブロック分割数を増やすことで処理の高速化が図れるので、センサ画素のクロックレートを遅くしても良い。従って、駆動回路の性能向上を図るためのコストを増加させずに、従来の回路技術を用いても光電変換素子の高速化が可能となる。また、センサ画素のクロックレートを遅くすることで、高速駆動に起因して発生するノイズが低減でき、ＳＮ比も向上することが可能となる。
　なお、図１Ｂに示した実施例では、光電変換素子として、垂直転送レジスタを有するＴＤＩ（Time Delay Integration）センサを例に挙げて説明しているが、１次元のラインスキャン型のＣＣＤ（Charge Coupled Device）ラインセンサを光電変換素子として用いても良い。ＣＣＤ（Charge Coupled Device）ラインセンサを用いても、上述したようにマルチプレクサと複数の水平転送レジスタとを組み合わせることにより、コストを増加させずに処理の高速化が達成でき、ノイズの低減やＳＮ比の向上も可能である。
　次に、本実施例による光電変換素子が有する、画素結合レジスタによる画素の画素方向加算機能と、ライン遅延レジスタと加算レジスタによる画素のライン方向加算機能について、図２Ａ～図２Ｄを用いて従来技術と対比しながら説明する。
　図２Ａは、従来の光電変換素子における電荷読み出し方法の一例を示す図である。従来の電荷読み出し方法では、光電変換素子１上のセンサ画素及び垂直転送レジスタ２から水平転送レジスタ３に電荷を一括転送し、水平転送レジスタ３は、１画素ずつ電荷をアンプ（図示せず）に転送し、電圧に変換する。このため、画素加算を行う場合には、図示しない後段の画像処理部で行うこととなる。
　本実施例による光電変換素子では、画素方向とライン方向とでは、画素の加算機能が異なる。以下、図２Ｂを用いて画素の画素方向の加算機能を、図２Ｃと図２Ｄを用いて画素のライン方向の加算機能を、それぞれ説明する。
　図２Ｂは、光電変換素子における画素の画素方向加算機能の一実施例を示す図である。
本実施例での光電変換素子１は、センサ画素及び垂直転送レジスタ２と、水平転送レジスタ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄと、画素結合レジスタ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄを有する。センサ画素及び垂直転送レジスタ２は、複数のブロックに分割する。図２Ｂの例では、４個のブロック２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄに分割している。各ブロック２ａ～２ｄは、水平転送レジスタ３ａ～３ｄにそれぞれ対応しており、水平転送レジスタ３ａ～３ｄは、画素結合レジスタ６ａ～６ｄにそれぞれ対応している。なお、ブロックと水平転送レジスタと画素結合レジスタの数は、本実施例では４個であるが、複数であればよく、４個に限定されない。
　本実施例による光電変換素子１の、画素の画素方向加算機能を説明する。光電変換素子１上のセンサ画素及び垂直転送レジスタ２は、水平転送レジスタ３ａ～３ｄに電荷を一括転送する。この際、各ブロック２ａ～２ｄの電荷は、各ブロック２ａ～２ｄに対応する水平転送レジスタ３ａ～３ｄに転送される。水平転送レジスタ３ａ～３ｄは、１画素ずつ電荷をそれぞれに対応する画素結合レジスタ６ａ～６ｄに転送する。画素結合レジスタ６ａ～６ｄは、水平転送レジスタ３ａ～３ｄから転送された画素を加算し、加算した画素の電荷をアンプ（図示せず）に転送する。アンプに転送された電荷は、電圧に変換される。ここで、画素結合レジスタ６ａ～６ｄの容量は、それぞれ水平転送レジスタ３ａ～３ｄの画素数分の容量と同等以上とする。
　本実施例による光電変換素子では、以上のようにして、光電変換素子１上で画素の画素方向加算を行うことが可能である。なお、本実施例では、画素結合レジスタ６ａ～６ｄはいずれも１段のみであるが、複数段設けることで任意の解像度を得ることができる。
　図３は、画素結合レジスタを複数段設けた光電変換素子の一実施例を示す図である。図３では、一例として、画素結合レジスタを２段としている。画素結合レジスタ６ａ～６ｄが１段目を構成し、画素結合レジスタ６ｍ、６ｎが２段目を構成している。画素結合レジスタ６ａ、６ｂに転送された画素は、画素結合レジスタ６ｍに転送され、画素結合レジスタ６ｃ、６ｄに転送された画素は、画素結合レジスタ６ｎに転送される。このように、画素結合レジスタを複数段として１画素の大きさを変えることで、画素方向の解像度が変更可能となる。
　図２Ｃは、光電変換素子における画素のライン方向加算機能の一実施例を示す図である。本実施例での光電変換素子１は、センサ画素及び垂直転送レジスタ２と、水平転送レジスタ３と、ライン遅延レジスタ７ａ、７ｂと、加算レジスタ８を有する。センサ画素及び垂直転送レジスタ２は、複数のブロックに分割する。図２Ｃの例では、４個のブロック２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄに分割している。なお、ブロックの数は、本実施例では４個であるが、複数であればよく、４個に限定されない。
　ライン遅延レジスタ７ａと７ｂには、ラインスキャンの１ライン毎に、それぞれのラインスキャンに対応する電荷が転送される。すなわち、ライン遅延レジスタ７ａと７ｂは、異なる時間のラインスキャンの電荷が転送され、この電荷をそれぞれ格納する。なお、図２Ｃでは、光電変換素子１は２個のライン遅延レジスタを有しているが、ライン遅延レジスタの数は３個以上であってもよい。
　本実施例による光電変換素子１の、画素のライン方向加算機能を説明する。光電変換素子１上のセンサ画素及び垂直転送レジスタ２は、各ブロック２ａ～２ｄの電荷を水平転送レジスタ３に一括転送する。水平転送レジスタ３は、１画素ずつ電荷を１ライン毎に、各ラインスキャンに対応するライン遅延レジスタ７ａ、７ｂに転送する。ライン遅延レジスタ７ａ、７ｂは、転送された電荷を加算レジスタ８に転送する。加算レジスタ８は、転送された電荷を加算し、アンプ（図示せず）に転送する。アンプに転送された電荷は、電圧に変換される。ここで、加算レジスタ８の容量は、ライン遅延レジスタ７ａ、７ｂの画素数×ライン分の容量と同等以上とする。
　本実施例による光電変換素子では、以上のようにして、光電変換素子１上で画素のライン方向加算を行うことが可能である。なお、本実施例では、ライン遅延レジスタを２段とし、２つのライン遅延レジスタ７ａ、７ｂを設けたが、２段以上設けて１画素の大きさを変えることで、任意の解像度を得ることができる。また、２つのライン遅延レジスタ７ａ、７ｂをダブルバッファメモリのように交互に切り替えて使うことで、任意の解像度を得るようにしても良い。以上のようにして、本実施例による光電変換素子では、ライン方向の解像度が変更可能となる。
　図２Ｄは、図２Ｃに示した光電変換素子において、加算レジスタ８の容量を大きくした一実施例を示す図である。図２Ｃに示した画素のライン方向加算機能の一実施例において、２つのライン遅延レジスタ７ａ、７ｂをダブルバッファメモリのように使う時には、図２Ｄに示すように、加算レジスタ８の容量をライン遅延レジスタ７ａ、７ｂの画素数×ライン分の容量よりも大幅に大きくし、飽和容量（Full Well）を増加させる。加算レジスタ８の飽和容量をライン遅延レジスタ７ａ、７ｂの電荷に対応する容量以上に大きくすることで、任意の加算に対応できる。従って、ダイナミックレンジを大きくすることも可能となる。
　なお、図２Ｂ～図２Ｄに示した実施例では、光電変換素子として、垂直転送レジスタを有するＴＤＩ（Time Delay Integration）センサを例に挙げて説明しているが、１次元のラインスキャン型のＣＣＤ（Charge Coupled Device）ラインセンサを光電変換素子として用いても良い。ＣＣＤ（Charge Coupled Device）ラインセンサを用いても、上述したようにマルチプレクサと複数の水平転送レジスタとを組み合わせることにより、コストを増加させずに処理の高速化と解像度の変更が達成でき、ノイズの低減やＳＮ比の向上も可能である。
　以上の説明では、マルチプレクサによる統合機能、画素結合レジスタによる画素方向加算機能、及びライン遅延レジスタと加算レジスタによるライン方向加算機能という、光電変換素子の３つの機能を個別に説明したが、これらの３つの機能は、組み合わせることもできる。
　図４は、統合機能、画素方向加算機能、及びライン方向加算機能という３つの機能を組み合わせた光電変換素子の一実施例を示す図である。本実施例での光電変換素子１は、センサ画素及び垂直転送レジスタ２と、水平転送レジスタ３ａ～３ｈと、マルチプレクサ５ａ、５ｂと、ライン遅延レジスタ７ａ～７ｄと、加算レジスタ８ａ～８ｈと、画素結合レジスタ６ａ～６ｈを有する。センサ画素及び垂直転送レジスタ２は、複数のブロックに分割する。図４の例では、８個のブロック２ａ～２ｈに分割している。各ブロック２ａ～２ｈは、水平転送レジスタ３ａ～３ｈにそれぞれ対応している。また、加算レジスタ８ａ～８ｈは、画素結合レジスタ６ａ～６ｈにそれぞれ対応している。
　なお、ブロックと水平転送レジスタと加算レジスタと画素結合レジスタの数は、本実施例では８個であるが、複数であればよく、８個に限定されない。ライン遅延レジスタの数も、図４に示した数に限定されない。
　マルチプレクサの数は、１個でも複数でもよい。各マルチプレクサは、複数の水平転送レジスタから信号を読み出し、読み出した信号を１つずつ出力する。
　センサ画素及び垂直転送レジスタ２を分割したブロック２ａ～２ｈの電荷は、各ブロック２ａ～２ｈに対応する水平転送レジスタ３ａ～３ｈに転送される。水平転送レジスタ３ａ～３ｈの電荷は、１画素毎にマルチプレクサ５ａ、５ｂにより読み出される。マルチプレクサ５ａは、水平転送レジスタ３ａ～３ｄの電荷を、マルチプレクサ５ｂは、水平転送レジスタ３ｅ～３ｈの電荷を、それぞれ読み出すものとする。
　マルチプレクサ５ａは、接続されている水平転送レジスタの数がＮ個の場合には、水平転送レジスタからの電荷読み出し速度のＮ倍の速度で信号を出力することで、入力速度と出力速度のバランスを取っている。例えば、図４に示したように、接続されている水平転送レジスタの数が４個（Ｎ＝４）の場合には、マルチプレクサ５ａは、水平転送レジスタからの電荷読み出し速度の４倍の速度で信号を出力する。マルチプレクサ５ｂも、マルチプレクサ５ａと同様の方法で決められた速度で、信号を出力する
　マルチプレクサ５ａ、５ｂの出力は、ラインスキャンの１ライン毎に、マルチプレクサ５ａ、５ｂにそれぞれ対応するライン遅延レジスタ７ａ～７ｄに転送される。図４では、マルチプレクサ５ａにはライン遅延レジスタ７ａ、７ｂが対応し、マルチプレクサ５ｂにはライン遅延レジスタ７ｃ、７ｄが対応している。ライン遅延レジスタ７ａと７ｂには、異なる時間のラインスキャンの電荷が転送される。ライン遅延レジスタ７ｃと７ｄにも、異なる時間のラインスキャンの電荷が転送される。ライン遅延レジスタ７ａ～７ｄは、転送された電荷をそれぞれ格納する。
　ライン遅延レジスタ７ａ、７ｂは、転送された電荷を加算レジスタ８ａ～８ｄに転送し、ライン遅延レジスタ７ｃ、７ｄは、転送された電荷を加算レジスタ８ｅ～８ｈに転送する。
　加算レジスタ８ａ～８ｈは、１画素ずつ電荷をそれぞれに対応する画素結合レジスタ６ａ～６ｈに転送することで、加算レジスタ８ａ～８ｈで転送する画素数分の画素加算を行う。
　画素結合レジスタ６ａ～６ｈは、加算レジスタ８ａ～８ｈから転送された画素を加算し、加算した画素の電荷をアンプ（図示せず）に転送する。アンプに転送された電荷は、電圧に変換され、Ａ／Ｄ変換器（図示せず）でアナログ信号からデジタル信号に変換される。
　なお、マルチプレクサによる統合機能、画素結合レジスタによる画素方向加算機能、及びライン遅延レジスタと加算レジスタによるライン方向加算機能という３つの機能は、常に併用する必要はない。本実施例による光電変換素子では、この３つの機能のうち、必要な機能を選択して組み合わせて使用することができる。
　以上の方法により、マルチプレクサによる統合機能、画素結合レジスタによる画素方向加算機能、及びライン遅延レジスタと加算レジスタによるライン方向加算機能の３つの機能を有する光電変換素子が実現できる。
　このため、本実施例による光電変換素子では、従来の光電変換素子に比べて、マルチプレクサによる統合機能によりＡ／Ｄ変換器の数を減らすことができる。また、ブロック分割数を増やしても、Ａ／Ｄ変換器の数は増えない。ブロック分割数を増やすことで処理の高速化が図れるので、センサ画素のクロックレートを遅くしても良い。従って、駆動回路の性能向上を図るためのコストを増加させずに、従来の回路技術を用いても光電変換素子の高速化が可能となる。また、センサ画素のクロックレートを遅くすることで、高速駆動に起因して発生するノイズが低減でき、ＳＮも向上することが可能となる。
　更に、加算レジスタの容量を、ライン遅延レジスタの画素数×ライン分の容量と同等以上とすることで、ライン方向の加算が光電変換素子１上で行え、ライン方向の解像度が変更可能となる。本実施例では、ライン遅延レジスタは２段のみであるが、２段以上設けることで、任意の解像度を得るようにしても良い。
　更に、２つのライン遅延レジスタをダブルバッファメモリのような使い方をすることで、任意の解像度を得るようにしても良い。この時には、図２Ｄに示したように、加算レジスタの容量をライン遅延レジスタの画素数×ライン分の容量よりも大幅に大きくすることで、任意の加算に対応できるため、ダイナミックレンジを大きくすることも可能となる。
　更に、画素結合レジスタの容量を、加算レジスタの画素数分の容量と同等以上とすることにより、光電変換素子１上で画素加算が行え、画素方向の解像度が変更可能となる。図４に示した実施例では、画素結合レジスタは１段のみであるが、図３に示したように複数段設けることで、任意の解像度を得るようにしても良い。なお、図４に示した実施例では、光電変換素子として、垂直転送レジスタを有するＴＤＩ（Time Delay Integration）センサを例に挙げて説明しているが、１次元のラインスキャン型のＣＣＤ（Charge Coupled Device）ラインセンサを光電変換素子として用いても良い。
　図５は、本発明による光電変換素子を有する欠陥検査装置の一実施例を示す図である。
本実施例での欠陥検査装置は、光学式のウエハ検査装置であり、検査対象であるウエハの欠陥（傷、クラックなど）や異物を検出する。
　図５に示すように、本実施例の欠陥検査装置は、照明光を放射する光源２１、ビームエキスパンダー２２、検査対象である試料２５を搭載するステージ２４、対物レンズ２３、結像レンズ２６、及び検出器であるイメージセンサ２７を備える。更に、表示部３１、入力部３０、画像処理部２８、光電変換素子を制御する素子構成制御部３２、及び制御ＣＰＵ２９を備える。
　イメージセンサ２７は、本発明の一実施例による光電変換素子を有する。すなわち、光電変換素子は、マルチプレクサによる統合機能、画素結合レジスタによる画素方向加算機能、及びライン遅延レジスタと加算レジスタによるライン方向加算機能という３つの機能を有する。本実施例の欠陥検査装置は、この３つの機能のうち、必要な機能を選択して組み合わせて使用することができる。
　光源２１からの照明光は、ビームエキスパンダー２２を介して、ステージ２４に搭載された試料２５に照射される。試料２５からの反射光は、対物レンズ２３、結像レンズ２６等を介して、イメージセンサ２７にて検出される。
　表示部３１は、画像処理結果や光電変換素子の構成情報等を表示する。制御ＣＰＵ２９は、入力部３０にて入力した情報や、画像処理部２８、イメージセンサ２７、ステージ２４、及び素子構成制御部３２のデータや情報を制御する。
　素子構成制御部３２は、検出する欠陥の大きさ、形状、及び種類や、検査対象（試料２５）の表面形状、検査速度、及び光学倍率に応じて、マルチプレクサによる統合機能、画素結合レジスタによる画素方向加算機能、及びライン遅延レジスタと加算レジスタによるライン方向加算機能という光電変換素子の３つの機能の組合せを、切り替え制御する。この３つの機能の切り替え制御は、ユーザが入力した光電変換素子の設定に基づいて行われる。ユーザは、入力部３０を介して、統合機能が必要かどうか、解像度を変更するかどうか、及び解像度を変更する場合には画素の加算方向（画素方向、ライン方向、または両方の方向）という光電変換素子の制御の設定を指定する。 素子構成制御部３２を設けることで、任意の解像度や感度に、光電変換素子の構成を制御することができる。
　図６は、素子構成制御部３２が実行する制御処理の設定手順を示すフローチャートである。 素子構成制御部３２の制御処理の設定手順は、次の通りである。
　ステップ１０１で、光電変換素子の設定が入力される。ユーザは、入力部３０を介して、統合機能が必要か、解像度を変更するか、及び解像度を変更する場合にはどの方向（画素方向、ライン方向、または両方の方向）に加算して解像度を変更するか、という光電変換素子の設定を指定する。
　ステップ１０２で、入力した設定に従い、統合機能が必要かどうか判断する。必要な場合は、ステップ１０３に進み、不要の場合は、ステップ１０４に進む。
　ステップ１０３では、入力した設定に従い、マルチプレクサによる統合機能を設定する。
　ステップ１０４で、入力した設定に従い、解像度を変更するかどうか判断する。解像度を変更する場合は、ステップ１０５に進み、変更しない場合は、ステップ１０９に進む。
　ステップ１０５で、入力した設定に従い、画素を加算する方向を選択する。
　画素方向に加算する場合は、ステップ１０６に進んで画素結合レジスタによる画素方向加算機能を設定し、その後、ステップ１０９に進む。
　画素方向とライン方向に加算する場合は、ステップ１０７に進んで、画素結合レジスタによる画素方向加算機能、及びライン遅延レジスタと加算レジスタによるライン方向加算機能を設定し、その後、ステップ１０９に進む。
　ライン方向に加算する場合は、ステップ１０８に進んで、ライン遅延レジスタと加算レジスタによるライン方向加算機能を設定し、その後、ステップ１０９に進む。
　ステップ１０９では、設定した情報（例えば、設定値や、設定の正常終了の可否）を表示部３１に表示する。ユーザは、素子構成制御部３２の設定が正常である場合には、欠陥検査などの他の操作に移り、設定が正常でない場合には、ステップ１０１に戻り、再度設定をやり直す。
　本実施例による欠陥検査装置は、このような構成により、検出する欠陥の大きさ、形状、及び種類や、検査対象の表面形状、検査速度、及び光学倍率に対して最適な解像度に設定が可能である。このため、光電変換素子以外のハードは、従来の欠陥検査装置からの変更が不要となり、簡便に装置の解像度や感度の変更・調整が可能となる。更に、光電変換素子に対し、ライン遅延レジスタの画素数×ライン分の容量よりも大幅に大きな容量を持つ加算レジスタを用いることで、ダイナミックレンジが拡大し、欠陥の大きさ、形状、及び種類がより高度に識別可能となる。
　なお、本実施例では、図５に示したように、光源２１をステージ２４の斜方に配置して斜方照明とし、イメージセンサ２７をステージ２４の上方に配置して上方検出としている。光源２１とイメージセンサ２７の配置は、この場所に限られるものではなく、光源２１からの照明光がステージ２４に搭載された試料２５に照射し、イメージセンサ２７が試料２５からの反射光を検出できる限り、任意の場所で良いことは言うまでもない。
１…光電変換素子、２…垂直転送レジスタ、２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆ，２ｇ，２ｈ…ブロック、３，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆ，３ｇ，３ｈ…水平転送レジスタ、４，４ａ，４ｂ…Ａ／Ｄ変換器、５，５ａ，５ｂ…マルチプレクサ、６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅ，６ｆ，６ｇ，６ｈ，６ｍ，６ｎ…画素結合レジスタ、７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ…ライン遅延レジスタ、８，８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ，８ｆ，８ｇ，８ｈ…加算レジスタ、２１…光源、２２…ビームエキスパンダー、２３…対物レンズ、２４…ステージ、２５…試料、２６…結像レンズ、２７…イメージセンサ、２８…画像処理部、２９…制御ＣＰＵ、３０…入力部、３１…表示部、３２…素子構成制御部。

Claims (8)

  1. 　複数のセンサ画素を有する光電変換素子において、
    　マルチプレクサと、複数の水平転送レジスタとを有し、
    　前記センサ画素は、前記水平転送レジスタのそれぞれに対応するように、複数のブロックに分割され、
    　且つ、前記複数のブロックの電荷が、対応するそれぞれの前記水平転送レジスタを介して前記マルチプレクサに読み出され、前記マルチプレクサを介して出力されるように構成する、
    ことを特徴とする光電変換素子。
  2. 　請求項１記載の光電変換素子において、
    　Ｎ個の前記水平転送レジスタを有し、
    　前記マルチプレクサは、読み出し速度のＮ倍の速度で出力する光電変換素子。
  3. 　複数のセンサ画素を有する光電変換素子において、
    　複数の水平転送レジスタと、前記水平転送レジスタのそれぞれに対応する複数の画素結合レジスタとを有し、
    　前記画素結合レジスタのそれぞれの容量は、対応する前記水平転送レジスタの容量よりも大きく、
    　前記センサ画素は、前記水平転送レジスタのそれぞれに対応するように、複数のブロックに分割され、
    　前記水平転送レジスタのそれぞれには、前記センサ画素の対応する前記ブロックの電荷が転送され、
    　前記画素結合レジスタのそれぞれには、対応する前記水平転送レジスタの電荷が転送される、
    ことを特徴とする光電変換素子。
  4. 　複数のセンサ画素を有する光電変換素子において、
    　水平転送レジスタと、電荷を加算する加算レジスタと、ラインスキャンの対応する１ライン毎に電荷を格納する複数のライン遅延レジスタとを有し、
    　前記センサ画素は、複数のブロックに分割され、
    　前記水平転送レジスタには、前記センサ画素の前記ブロックの電荷が転送され、
    　前記ライン遅延レジスタのそれぞれは、対応するラインスキャン毎に前記水平転送レジスタの電荷を格納し、
    　前記加算レジスタは、前記ライン遅延レジスタのそれぞれから前記電荷が転送され、この電荷を加算する、
    ことを特徴とする光電変換素子。
  5. 　請求項４記載の光電変換素子において、
    　前記加算レジスタの容量は、複数の前記ライン遅延レジスタの容量の合計よりも大きい光電変換素子。
  6. 　複数のセンサ画素を有する光電変換素子において、
    　マルチプレクサと、複数の水平転送レジスタと、ラインスキャンの対応する１ライン毎に電荷を格納する複数のライン遅延レジスタと、複数の加算レジスタと、前記加算レジスタのそれぞれに対応する複数の画素結合レジスタとを有し、
    　前記センサ画素は、前記水平転送レジスタのそれぞれに対応するように、複数のブロックに分割され、
    　前記水平転送レジスタのそれぞれには、前記センサ画素の対応する前記ブロックの電荷が転送され、
    　前記マルチプレクサは、複数の前記水平転送レジスタから信号を読み出して出力し、
    　前記ライン遅延レジスタのそれぞれは、対応するラインスキャン毎に前記マルチプレクサが出力した信号を格納し、
    　前記加算レジスタは、複数の前記ライン遅延レジスタから前記信号が転送され、
    　前記画素結合レジスタのそれぞれには、対応する前記加算レジスタの信号が転送される、
    ことを特徴とする光電変換素子。
  7. 　光電変換素子を有する検出器を備え、前記検出器により試料からの反射光を検出して前記試料の欠陥を検査する欠陥検査装置において、
    　素子構成制御部を備え、
    　前記光電変換素子は、複数のブロックに分割されたセンサ画素と、対応する前記ブロックから電荷が転送される複数の水平転送レジスタと、複数の前記水平転送レジスタから信号を読み出して出力する統合機能を備えるマルチプレクサと、ラインスキャンの対応する１ライン毎に前記マルチプレクサが出力した信号を格納する複数のライン遅延レジスタと、複数の前記ライン遅延レジスタから前記信号が転送される複数の加算レジスタと、対応する前記加算レジスタの信号が転送されて画素を加算する画素方向加算機能を備える複数の画素結合レジスタとを有し、
    　前記素子構成制御部は、指定された設定に従い、前記統合機能、前記画素方向加算機能、及び複数の前記ライン遅延レジスタと複数の前記加算レジスタとにより画素を加算するライン方向加算機能を切り替え制御する素子構成制御部を有する、
    ことを特徴とする欠陥検査装置。
  8. 　光電変換素子を有する検出器を用いて試料からの反射光を検出し、前記試料の欠陥を検査する欠陥検査方法において、
    　マルチプレクサと水平転送レジスタと画素結合レジスタとライン遅延レジスタと加算レジスタとを有する前記光電変換素子の制御の設定を入力するステップと、
    　前記光電変換素子が前記設定に応じて、複数のブロックに分割されたセンサ画素のそれぞれに対応する複数の前記水平転送レジスタから、前記マルチプレクサが信号を読み出して出力する統合機能を設定するステップと、
    　前記光電変換素子が前記設定に応じて、センサ画素から複数の前記水平転送レジスタに電荷を転送し、この電荷を前記水平転送レジスタから複数の前記画素結合レジスタに転送する画素方向加算機能、及び、センサ画素から前記水平転送レジスタに電荷を転送し、この電荷を前記水平転送レジスタから複数の前記ライン遅延レジスタに転送し、この電荷を前記ライン遅延レジスタから前記加算レジスタに転送するライン方向加算機能のうち、少なくとも一方を設定するステップと、
    を備えることを特徴とする欠陥検査方法。
PCT/JP2011/066964 2010-09-27 2011-07-26 光電変換素子、欠陥検査装置及び欠陥検査方法 WO2012043040A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/821,246 US8884207B2 (en) 2010-09-27 2011-07-26 Photoelectric conversion element, defect inspecting apparatus, and defect inspecting method

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010214634A JP5453208B2 (ja) 2010-09-27 2010-09-27 光電変換素子、欠陥検査装置及び欠陥検査方法
JP2010-214634 2010-09-27

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012043040A1 true WO2012043040A1 (ja) 2012-04-05

Family

ID=45892517

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2011/066964 WO2012043040A1 (ja) 2010-09-27 2011-07-26 光電変換素子、欠陥検査装置及び欠陥検査方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US8884207B2 (ja)
JP (1) JP5453208B2 (ja)
WO (1) WO2012043040A1 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5943853B2 (ja) * 2013-02-15 2016-07-05 三菱電機株式会社 Ｔｄｉ方式リニアイメージセンサ、及びその駆動方法
US11816827B2 (en) * 2020-02-13 2023-11-14 Inspekto A.M.V. Ltd. User interface device for autonomous machine vision inspection
JP2022049436A (ja) * 2020-09-16 2022-03-29 東洋製罐グループホールディングス株式会社 表面検査システム

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0191577A (ja) * 1987-04-27 1989-04-11 Mitsubishi Electric Corp 固体撮像素子
JPH06105317A (ja) * 1992-06-16 1994-04-15 Thomson Csf マルチ標準方式観測カメラと該カメラを使用する監視システム
JPH06319080A (ja) * 1993-05-10 1994-11-15 Mitsubishi Electric Corp プッシュブルーム走査型撮像装置
JPH11266401A (ja) * 1998-03-16 1999-09-28 Nec Corp 固体撮像素子
JP2001053263A (ja) * 1999-08-04 2001-02-23 Texas Instr Japan Ltd 固体撮像装置
JP2004112304A (ja) * 2002-09-18 2004-04-08 Canon Inc 固体撮像装置、その駆動方法、及び撮像システム
JP2010048587A (ja) * 2008-08-20 2010-03-04 Hitachi High-Technologies Corp パターン欠陥検査装置および方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2988095B2 (ja) 1991-12-18 1999-12-06 ソニー株式会社 固体撮像装置
JP3643745B2 (ja) * 2000-02-21 2005-04-27 株式会社モリタ製作所 Ｘ線撮影用検出器及びｘ線撮影装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0191577A (ja) * 1987-04-27 1989-04-11 Mitsubishi Electric Corp 固体撮像素子
JPH06105317A (ja) * 1992-06-16 1994-04-15 Thomson Csf マルチ標準方式観測カメラと該カメラを使用する監視システム
JPH06319080A (ja) * 1993-05-10 1994-11-15 Mitsubishi Electric Corp プッシュブルーム走査型撮像装置
JPH11266401A (ja) * 1998-03-16 1999-09-28 Nec Corp 固体撮像素子
JP2001053263A (ja) * 1999-08-04 2001-02-23 Texas Instr Japan Ltd 固体撮像装置
JP2004112304A (ja) * 2002-09-18 2004-04-08 Canon Inc 固体撮像装置、その駆動方法、及び撮像システム
JP2010048587A (ja) * 2008-08-20 2010-03-04 Hitachi High-Technologies Corp パターン欠陥検査装置および方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2012070288A (ja) 2012-04-05
US20130161490A1 (en) 2013-06-27
US8884207B2 (en) 2014-11-11
JP5453208B2 (ja) 2014-03-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9906748B2 (en) Analog-digital conversion circuit drive method, analog-digital conversion circuit, imaging device, imaging system, and analog-digital conversion circuit inspection method
JP6519997B2 (ja) 光電変換素子、画像読取装置及び画像形成装置
WO2017101451A1 (zh) 成像方法、成像装置及电子装置
JP2005528857A (ja) イメージセンサアレイに対する画素欠陥の実時間識別及び補正方法及び装置
JP2008275611A (ja) メモリ集積化を用いる高感度光走査
JP2010147684A (ja) 固体撮像装置及び固体撮像装置を用いた撮像システム
US20060044440A1 (en) CMOS image sensor
WO2012032719A1 (ja) 固体撮像装置及び撮像装置
US20100134673A1 (en) Solid-state image sensing device and image pickup apparatus
JP2000196807A (ja) センサ解像度をスイッチングする方法及び回路ア―キテクチャ―
US8094220B2 (en) Solid-state imaging apparatus and driving method of solid-state imaging apparatus
JP2016103809A (ja) 撮像装置、撮像システム、撮像装置の駆動方法、及び撮像装置の検査方法
JP5453208B2 (ja) 光電変換素子、欠陥検査装置及び欠陥検査方法
JP3152203B2 (ja) 外観検査装置
JP2009293957A (ja) パターン欠陥検査装置及び検査方法
JP2007181064A (ja) 撮像装置およびその欠陥画素補正方法
JP2009033286A (ja) 蓄積型センサの駆動方法および蓄積型センサ
CN110235370A (zh) 图像传感器和用于图像传感器的读出的方法
JP2002199281A (ja) 画像処理装置
KR100369358B1 (ko) 2-위상 클럭을 이용하여 데이터 전송 속도를 높인 이미지센서
JPH1118014A (ja) 画像入力装置
JP2009060463A (ja) 画像読取装置
JPH07203308A (ja) 赤外線撮像装置
US7385734B2 (en) Method and apparatuses for changing driving sequence to output charge couple device signal
JP2002165062A (ja) 光センサ・アレイ

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11828601

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 13821246

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 11828601

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1