特開 2025-3641 撮像システム、検査装置、及び撮像方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025003641

(43)【公開日】2025-01-09

(54)【発明の名称】撮像システム、検査装置、及び撮像方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/956 20060101AFI20241226BHJP

【ＦＩ】

G01N21/956 A

【審査請求】有

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024187787

(22)【出願日】2024-10-24

(62)【分割の表示】P 2021015033の分割

【原出願日】2021-02-02

(71)【出願人】

【識別番号】000115902

【氏名又は名称】レーザーテック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入 健

(72)【発明者】

【氏名】権平 皓

(72)【発明者】

【氏名】篠田 雅文

(57)【要約】

【課題】撮像システム、検査装置、及び撮像方法を提供する。
【解決手段】本実施形態にかかる撮像システムは、試料Ｓを照明する照明光を発生する光源１１と、試料Ｓからの反射光を第１の露光時間で検出するようにライン状に配列された複数の受光画素を備え、第１の波長帯域の反射光を検出する第１ラインセンサ３１と、試料Ｓからの反射光を第２の露光時間で検出するようにライン状に配列された複数の受光画素を備え、第２の波長帯域の反射光を検出する第２ラインセンサ３２と、試料Ｓに対する第１及び第２ラインセンサの検出位置を相対的に移動させる走査機構と、走査機構で走査したときの第１ラインセンサ３１の検出結果と第２ラインセンサ３２の検出結果に応じて、試料Ｓの画像を生成する処理部５０と、を備えている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

試料を照明する照明光を発生する光源と、
前記試料からの反射光を第１の露光時間で検出するようにライン状に配列された複数の受光画素を備え、第１の波長帯域の反射光を検出する第１ラインセンサと、
前記試料からの反射光を前記第１の露光時間と異なる第２の露光時間で検出するようにライン状に配列された複数の受光画素を備え、第２の波長帯域の反射光を検出する第２ラインセンサと、
前記試料に対する第１及び第２ラインセンサの検出位置を相対的に移動させる走査機構と、
前記走査機構で走査したときの前記第１ラインセンサの検出結果と前記第２ラインセンサの検出結果に応じて、前記試料の画像を生成する処理部と、を備え、
前記第１ラインセンサで撮像された第１画像は、第１画素サイズを有しており、かつ、第１の画素数を有する２次元画像であり
前記第２ラインセンサで撮像された第２画像は、前記第１画素サイズと異なる第２画素サイズを有しており、かつ、前記第１の画素数と異なる第２の画素数の２次元画像であり、
前記処理部は、前記試料の同じ領域についての前記第１画像及び前記第２画像を生成する、撮像システム。

【請求項2】

前記試料からの反射光を波長に応じて３つに分岐する分岐する分岐手段と、
前記分岐手段で分岐された第３の波長帯域の反射光を前記第１及び第２の露光時間と異なる第３の露光時間で検出するようにライン状に配列された複数の受光画素を備えた第３ラインセンサと、をさらに備え、
前記第１ラインセンサが前記分岐手段で分岐された前記第１の波長帯域の反射光を検出し、
前記第２ラインセンサが前記分岐手段で分岐された前記第２の波長帯域の反射光を検出し、
前記第１画像は前記第１の露光時間に応じた前記第１画素サイズを有しており、
前記第２画像は前記第２の露光時間に応じた前記第２画素サイズを有しており、
前記第３ラインセンサで撮像された第３画像は、前記第３の露光時間に応じた第３画素サイズを有しており、かつ、前記第１の画素数及び第２の画素数とは異なる第３の画素数の２次元画像であり、
前記処理部は、前記走査機構で走査したときの前記第１ラインセンサの検出結果と前記第２ラインセンサの検出結果と第３ラインセンサの検出結果に応じて、前記試料のカラー画像を生成する請求項１に記載の撮像システム。

【請求項3】

前記分岐手段で分岐された第１の波長帯域の反射光を集光して、前記試料の照明領域を第１ラインセンサの受光面に結像する第１レンズと、
前記分岐手段で分岐された第２の波長帯域の反射光を集光して、前記試料の照明領域を第２ラインセンサの受光面に結像する第２レンズと、
前記分岐手段で分岐された第３の波長帯域の反射光を集光して、前記試料の照明領域を第３ラインセンサの受光面に結像する第３レンズと、をさらに備え、
前記処理部は、前記第１画像、前記第２画像及び第３画像の検出信号を合成して、前記試料のカラー画像を生成する請求項２に記載の撮像システム。

【請求項4】

前記第１ラインセンサと前記第２ラインセンサと前記第３ラインセンサとは、モノクロセンサである請求項２、又は３に記載の撮像システム。

【請求項5】

前記第１の波長帯域が赤色の波長帯域であり、
前記第２の波長帯域が緑色の波長帯域であり
前記第３の波長帯域が青色の波長帯域である請求項２～４のいずれか１項に記載の撮像システム。

【請求項6】

前記試料において、前記第１の波長帯域の光の反射率が前記第２の波長帯域の光の反射率よりも低くなっており、前記第１の露光時間が前記第２の露光時間よりも長くなっている請求項１～５のいずれか１項に記載の撮像システム。

【請求項7】

請求項１～６のいずれか１項の撮像システムを備え、
前記撮像システムで撮像された前記試料の画像に基づいて、前記試料を検査する検査装置。

【請求項8】

試料を照明する照明光を発生するステップと、
前記試料に対する前記照明光の相対的な照明位置を走査するステップと、
前記試料からの反射光を第１の露光時間で検出するようにライン状に配列された複数の受光画素を備えた第１ラインセンサによって、第１の波長帯域の反射光を検出するステップと、
前記試料からの反射光を前記第１の露光時間と異なる第２の露光時間で検出するようにライン状に配列された複数の受光画素を備えた第２ラインセンサによって、第２の波長帯域の反射光を検出するステップと、
前記走査を行ったときの前記第１ラインセンサの検出結果と前記第２ラインセンサの検出結果に応じて、前記試料の同じ領域についての第１画像及び第２画像を生成するステップと、を備え、
前記第１ラインセンサで撮像された第１画像は、第１画素サイズを有しており、かつ、第１の画素数を有する２次元画像であり、
前記第２ラインセンサで撮像された第２画像は、前記第１画素サイズと異なる第２画素サイズを有しており、かつ、前記第１の画素数と異なる第２の画素数の２次元画像である、撮像方法。

【請求項9】

分岐手段が、前記試料からの反射光を波長に応じて分岐し、
前記分岐手段で分岐された第３の波長帯域の反射光を前記第１及び第２の露光時間と異なる第３の露光時間で検出するようにライン状に配列された複数の受光画素を備えた第３ラインセンサによって、前記第３の波長帯域の反射光を検出し、
前記第１ラインセンサが前記分岐手段で分岐された前記第１の波長帯域の反射光を検出し、
前記第２ラインセンサが前記分岐手段で分岐された前記第２の波長帯域の反射光を検出し、
前記第１画像は前記第１の露光時間に応じた前記第１画素サイズを有しており、
前記第２画像は前記第２の露光時間に応じた前記第２画素サイズを有しており、
前記第３ラインセンサで撮像された第３画像は、前記第３の露光時間に応じた第３画素サイズを有しており、かつ、前記第１の画素数及び第２の画素数とは異なる第３の画素数の２次元画像であり、
前記走査を行った時の前記第１ラインセンサの検出結果と前記第２ラインセンサの検出結果と第３ラインセンサの検出結果に応じて、前記試料のカラー画像を生成する請求項８に記載の撮像方法。

【請求項10】

前記分岐手段で分岐された第１の波長帯域の反射光を集光して、前記試料の照明領域を第１ラインセンサの受光面に結像する第１レンズと、
前記分岐手段で分岐された第２の波長帯域の反射光を集光して、前記試料の照明領域を第２ラインセンサの受光面に結像する第２レンズと、
前記分岐手段で分岐された第３の波長帯域の反射光を集光して、前記試料の照明領域を第３ラインセンサの受光面に結像する第３レンズと、をさらに備え、
前記第１画像、前記第２画像及び第３画像の検出信号を合成して、前記試料のカラー画像を生成する請求項９に記載の撮像方法。

【請求項11】

前記第１ラインセンサと前記第２ラインセンサと前記第３ラインセンサとは、モノクロセンサである請求項９、又は１０に記載の撮像方法。

【請求項12】

前記第１の波長帯域が赤色の波長帯域であり、
前記第２の波長帯域が緑色の波長帯域であり
前記第３の波長帯域が青色の波長帯域である請求項９～１１のいずれか１項に記載の撮像方法。

【請求項13】

前記試料において、前記第１の波長帯域の光の反射率が前記第２の波長帯域の光の反射率よりも低くなっており、前記第１の露光時間が前記第２の露光時間よりも長くなっている請求項８～１２のいずれか１項に記載の撮像方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、撮像システム、検査装置、及び撮像方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１にはラインセンサを用いて、圧延材を検査する検査装置が開示されている。この検査装置では、圧延材の搬送速度に応じて、ラインセンサのラインレートを変えている。特許文献２では、複数のラインカメラを用いた撮像装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００８－２９２３４５号公報

【特許文献2】特開２００８－５３７０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１、２では、ラインセンサを用いて試料を撮像している。例えば、移動中の試料からの光をラインセンサで検出することで、試料の２次元画像を撮像することができる。

【0005】

波長によって試料の反射率が異なることがある。特に半導体装置で用いられる薄膜の検査の場合、膜による波長依存性が大きい。そのため、第１の波長帯域では試料Ｓの反射率が高く、第２の波長帯域では試料Ｓの反射率が低い場合がある。このような場合、異なる波長帯域の画像を適切に撮像することが困難となる。

【0006】

本開示は、このような問題点を鑑みてなされたものであり、試料を適切に撮像することができる撮像システム、検査装置、及び撮像方法を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本実施形態の一態様にかかる撮像システムは、試料を照明する照明光を発生する光源と、前記試料からの反射光を第１の露光時間で検出するようにライン状に配列された複数の受光画素を備え、第１の波長帯域の反射光を検出する第１ラインセンサと、前記試料からの反射光を第２の露光時間で検出するようにライン状に配列された複数の受光画素を備え、第２の波長帯域の反射光を検出する第２ラインセンサと、前記試料に対する第１及び第２ラインセンサの検出位置を相対的に移動させる走査機構と、前記走査機構で走査したときの前記第１ラインセンサの検出結果と前記第２ラインセンサの検出結果に応じて、前記試料の画像を生成する処理部と、を備えている。

【0008】

上記の撮像システムにおいて、前記第１ラインセンサと前記第２ラインセンサとは、モノクロセンサであってもよい。

【0009】

上記の撮像システムにおいて、前記試料において、前記第１の波長帯域の光の反射率が前記第２の波長帯域の光の反射率よりも低くなっており、前記第１の露光時間が前記第２の露光時間よりも長くなっていてもよい。

【0010】

上記の撮像システムにおいて、前記試料からの反射光を第３の露光時間で検出するようにライン状に配列された複数の画素を備え、第３の波長帯域の反射光を検出する第３のラインセンサをさらに備えていてもよい。

【0011】

上記の撮像システムにおいて、前記第１の波長帯域が赤色の波長帯域であり、前記第２の波長帯域が緑色の波長帯域であり、前記第３の波長帯域が青色の波長帯域であってもよい。

【0012】

本実施形態の一態様にかかる検査装置は、上記の撮像システムを備え、前記撮像システムで撮像された前記試料の画像に基づいて、前記試料を検査するものである。

【0013】

本実施形態の一態様にかかる撮像方法は、試料を照明する照明光を発生するステップと、前記試料に対する前記照明光の相対的な照明位置を走査するステップと、前記試料からの反射光を第１の露光時間で検出するようにライン状に配列された複数の受光画素を備えた第１ラインセンサによって、第１の波長帯域の反射光を検出するステップと、前記試料からの反射光を第２の露光時間で検出するようにライン状に配列された複数の受光画素を備えた第２ラインセンサによって、第２の波長帯域の反射光を検出するステップと、前記走査を行ったときの前記第１ラインセンサの検出結果と前記第２ラインセンサの検出結果に応じて、前記試料の画像を生成するステップと、を備えている。

【0014】

上記の撮像方法において、前記第２ラインセンサと前記第２ラインセンサとは、検出波長帯域の異なるモノクロセンサであってもよい。

【0015】

上記の撮像方法において、前記試料において、前記第１の波長帯域の光の反射率が前記第２の波長帯域の光の反射率よりも低くなっており、前記第１の露光時間が前記第２の露光時間よりも長くなっていてもよい。

【0016】

上記の撮像方法において、前記試料からの反射光を第３の露光時間で検出するようにライン状に配列された複数の画素を備えた第３ラインセンサによって、第３の波長帯域の反射光を検出するようにしてもよい。

【0017】

上記の撮像方法において、前記第１の波長帯域が赤色の波長帯域であり、前記第２の波長帯域が緑色の波長帯域であり、前記第３の波長帯域が青色の波長帯域であってもよい。

【発明の効果】

【0018】

本開示によれば、ラインセンサを用いて試料を適切に撮像することができる撮像システム、検査装置、及び撮像方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本実施の形態にかかる撮像システムを用いた検査装置を示す模式図である。

【図2】ラインセンサで撮像した試料画像の画素サイズを示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

本発明の実施の形態について以下に図面を参照して説明する。以下の説明は、本発明の好適な実施形態を示すものであって、本発明の範囲が以下の実施形態に限定されるものではない。以下の説明において、同一の符号が付されたものは実質的に同様の内容を示している。

【0021】

実施の形態に係る撮像システムを用いた検査装置について、図１を参照して説明する。図１は、実施の形態に係る検査装置１００の構成を示す図である。図１に示すように、検査装置１００は、光源１１、ビームスプリッタ１２，対物レンズ１３、ダイクロイックミラー１５、ダイクロイックミラー１６、及び駆動ステージ４０を備えている。さらに、検査装置１００は、レンズ２１，レンズ２２，レンズ２３，第１ラインセンサ３１、第２ラインセンサ３２、第３ラインセンサ３３、及び処理部５０を備えている。

【0022】

第１ラインセンサ３１、第２ラインセンサ３２、第３ラインセンサ３３のそれぞれは、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の光を検出する。なお、図１では、ＸＹＺ３次元直交座標系を用いて説明を行う。ＸＹ平面は、試料Ｓの表面（撮像面）に平行な方向である。Ｚ方向は、試料Ｓの表面と直交する方向であり、対物レンズ１３の光軸方向となる。また、Ｙ方向は第１ラインセンサ３１、第２ラインセンサ３２、第３ラインセンサ３３における受光画素の配列方向に対応している。Ｘ方向は、試料Ｓのスキャン方向（走査方向）に対応している。

【0023】

駆動ステージ４０がＸ方向に試料Ｓを走査する。Ｘ方向の走査中に第１ラインセンサ３１、第２ラインセンサ３２、第３ラインセンサ３３が試料Ｓからの反射光を検出する。第１ラインセンサ３１、第２ラインセンサ３２、第３ラインセンサ３３のそれぞれは、Ｙ方向に沿って１列に配列された複数の受光画素を有している。これにより、ＸＹの２次元画像を撮像することができる。

【0024】

まず、試料Ｓを照明する照明光学系について説明する。光源１１は、試料Ｓを照明するための照明光Ｌ１を発生する。光源１１は、ランプ光源、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）、レーザ光源などの種々の光源を用いることが可能である。光源１１は、ライン光源であってもよい。あるいは、スリットやシリンドリカルレンズを用いることで、ライン状の照明光Ｌ１を生成することも可能である。また、照明光Ｌ１は、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の光を含む白色光源であることが好ましい。あるいは、光源１１は、複数色の単色光源を組み合わせて構成されていてもよい。例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂのそれぞれの単色光源の光を合成することで、照明光Ｌ１が形成されていても良い。

【0025】

光源１１からの照明光Ｌ１は、ビームスプリッタ１２を介して、対物レンズ１３に入射する。ビームスプリッタ１２は、例えば、ハーフミラーであり、入射した光のほぼ反分を透過し、残りの半分を反射する。したがって、光源１１からの照明光Ｌ１のほぼ反分がビームスプリッタ１２を透過して、対物レンズ１３に入射する。

【0026】

対物レンズ１３は、照明光Ｌ１を試料Ｓに集光する。Ｙ方向を長手方向とするライン状の照明領域が試料Ｓに形成される。つまり、試料Ｓのライン状の領域が照明光Ｌ１で照明される。

【0027】

試料Ｓは駆動ステージ４０の上に載置されている。駆動ステージ４０は、例えば、ＸＹＺの３次元駆動ステージとなっている。駆動ステージ４０は、Ｘ方向をスキャン方向として、試料Ｓを走査する。これにより、試料Ｓにおけるライン状の照明領域の位置を変えることができる。つまり、試料Ｓ上において、Ｙ方向を長手方向とする照明領域がＸ方向に相対移動するため、ＸＹ画像（二次元画像）を撮像することができる。

【0028】

試料Ｓで反射した反射光Ｌ２は、対物レンズ１３を介して、ビームスプリッタ１２に入射する。ビームスプリッタ１２は、入射した反射光Ｌ２のほぼ半分を反射する。ビームスプリッタ１２で反射した反射光Ｌ２は、ダイクロイックミラー１５に入射する。

【0029】

ダイクロイックミラー１５は、波長に応じて反射光Ｌ２を分岐する。反射光Ｌ２のうち、ダイクロイックミラー１５を透過した光を反射光Ｌ３とし、ダイクロイックミラー１５で反射した光を反射光Ｌ１３とする。ダイクロイックミラー１５は、青色の波長帯域の光を反射し、緑色、及び赤色の波長帯域の光を透過する。よって、ダイクロイックミラー１５を透過した反射光Ｌ３は、赤色の波長帯域の光と緑色の波長帯域の光を含んでいる。換言すると、ダイクロイックミラー１５を透過した反射光Ｌ３は、青色の波長帯域の光を含んでいない。

【0030】

ダイクロイックミラー１５を透過した反射光Ｌ３は、ダイクロイックミラー１６に入射する。ダイクロイックミラー１６は、波長に応じて反射光Ｌ３を分岐する。ダイクロイックミラー１６を透過した反射光Ｌ３を反射光Ｌ１１とし、ダイクロイックミラー１６で反射した反射光Ｌ３を反射光Ｌ１２とする。ダイクロイックミラー１６は、緑色の波長帯域の光を反射し、赤色の波長帯域の光を透過する。よって、ダイクロイックミラー１６を透過した反射光Ｌ１１は、赤色の波長帯域の光を含んでいる。換言すると、ダイクロイックミラー１６を透過した反射光Ｌ１１は、青色及び緑色の波長帯域の光を含んでいない。

【0031】

ダイクロイックミラー１６を透過した反射光Ｌ１１は、レンズ２１で屈折されて、第１ラインセンサ３１に入射する。レンズ２１は、結像レンズで有り、第１ラインセンサ３１の受光面に反射光Ｌ１１を集光する。従って、試料Ｓの照明領域が第１ラインセンサ３１の受光面に結像される。

【0032】

第１ラインセンサ３１は、試料Ｓの照明領域の撮像することができる。第１ラインセンサ３１は、試料Ｓで反射した反射光Ｌ２のうち、赤色の光を検出する。なお、第１ラインセンサ３１は赤色の波長帯域の光を透過するカラーフィルタなどを有していてもよい。

【0033】

ダイクロイックミラー１６で反射した反射光Ｌ１２は、緑色の波長帯域の光を含んでいる。換言すると、反射光Ｌ１２は、青色及び赤色の波長帯域の光を含んでいない。ダイクロイックミラー１６で反射した反射光Ｌ１２は、レンズ２２で屈折されて、第２ラインセンサ３２に入射する。レンズ２２は、結像レンズで有り、第２ラインセンサ３２の受光面に反射光Ｌ１２を集光する。従って、試料Ｓの照明領域が第２ラインセンサ３２の受光面に結像される。

【0034】

第２ラインセンサ３２は、試料Ｓの照明領域の撮像することができる。第２ラインセンサ３２は、試料Ｓで反射した反射光Ｌ２のうち、緑色の光を検出する。なお、第２ラインセンサ３２は緑色の波長帯域の光を透過するカラーフィルタなどを有していてもよい。

【0035】

ダイクロイックミラー１５で反射した反射光Ｌ１３は青色の波長帯域の光を含んでいる。つまり、反射光Ｌ１３は赤色と緑色の波長帯域の光を含んでいない。ダイクロイックミラー１５で反射した反射光Ｌ１３は、レンズ２３で屈折されて、第３ラインセンサ３３に入射する。レンズ２３は、結像レンズで有り、第３ラインセンサ３３の受光面に反射光Ｌ１３を集光する。従って、試料Ｓの照明領域が第３ラインセンサ３３の受光面に結像される。

【0036】

第３ラインセンサ３３は、試料Ｓの照明領域の撮像することができる。第３ラインセンサ３３は、試料Ｓで反射した反射光Ｌ２のうち、青色の光を検出する。なお、第３ラインセンサ３３は青色の波長帯域の光を透過するカラーフィルタなどを有していてもよい。第１ラインセンサ３１～第３ラインセンサ３３はモノクロセンサである。第１ラインセンサ３１～第３ラインセンサ３３は検出波長帯域が異なっていても良い。例えば、センサの受光面や光路中にカラーフィルタを設けることで検出波長帯域を設定することができる。

【0037】

このように、第１ラインセンサ３１がＲの反射光Ｌ１１を検出している。第２ラインセンサ３２がＧの反射光Ｌ１２を検出し、第３ラインセンサ３３がＢの反射光Ｌ１３を検出している。また、ダイクロイックミラー１５、及びダイクロイックミラー１６におって反射光を分岐しているため、第１ラインセンサ３１～第３ラインセンサ３３は、ＲＧＢの光をそれぞれ同時に検出することができる。第１ラインセンサ３１～第３ラインセンサ３３の受光画素は、検出光量に応じた階調値を示す信号を出力する。第１ラインセンサ３１～第３ラインセンサ３３は、検出光量に応じた検出信号を処理部５０に出力する。

【0038】

例えば、処理部５０は、プロセッサ、及びメモリなどを備えたコンピュータである。処理部５０は、コンピュータプログラムによって、撮像及び検査を行うための処理を実施する。すなわち、処理部５０は、プログラムを格納するメモリ、及び、ＣＰＵなどのプロセッサ等を備えている。プロセッサが検査用のプログラムを実行することによって、以下に示す処理、及び欠陥検出処理が行われてもよい。

【0039】

処理部５０は、第１ラインセンサ３１～第３ラインセンサ３３の検出信号をメモリなどに格納する。また、処理部５０は、駆動ステージ４０を制御している。よって、処理部５０は、駆動ステージ４０の走査位置に対応付けて、検出信号を記憶する。反射光の検出光量がＸＹ座標に対応付けられている。よって処理部５０が試料ＳのＸＹ画像（二次元画像）を生成することができる。

【0040】

処理部５０は、第１ラインセンサ３１の検出信号に基づいて、試料ＳのＲの画像を生成する。処理部５０は、第２ラインセンサ３２の検出信号に基づいて、試料ＳのＧの画像を生成する。処理部５０は、第３ラインセンサ３３の検出信号に基づいて、試料ＳのＢの画像を生成する。各ラインセンサからの検出信号に基づいて、処理部５０は、異なる波長帯域の画像を生成する。さらに、処理部５０は、ＲＧＢのそれぞれの検出信号を合成することがカラー画像を生成しても良い。

【0041】

波長によって試料Ｓの反射率が異なることがある。特に半導体装置で用いられる薄膜の検査の場合、膜による波長依存性が大きい。そこで、本実施の形態では、第１ラインセンサ３１～第３ラインセンサ３３毎に露光時間を変えている。つまり、第１ラインセンサ３１～第３ラインセンサ３３はそれぞれ異なる露光時間で反射光を検出している。

【0042】

図２を用いて、露光時間の違いによる画素サイズについて、説明する。図２は、ＲＧＢのそれぞれの画像の画素サイズを模式的に示す図である。図２では、横方向が駆動ステージ４０によるスキャン方向であり、縦方向がラインセンサのライン方向となっている。スキャン方向は図１のＸ方向に対応している。ライン方向は画素の配列方向になっており、図１のＹ方向に対応している。図２では上から順に、ＲＧＢの画像を示している。

【0043】

第１ラインセンサ３１の露光時間をＴ１とし、第２ラインセンサ３２の露光時間をＴ２とし、第３ラインセンサ３３の露光時間をＴ３とする。試料Ｓの反射率はＢが最も高く、Ｒが最も低いとする。反射率の低いＲの露光時間Ｔ１が最も大きく、反射率の高いＢの露光時間Ｔ３が最も小さくなっている。Ｇの露光時間Ｔ２は、Ｒの露光時間Ｔ１よりも小さく、Ｂの露光時間Ｔ３よりも大きい。

【0044】

スキャン方向において、試料Ｓ上での画素サイズは、ラインセンサの露光時間と駆動ステージのスキャン速度との積に比例する。試料Ｓ上において、露光時間が最も長い第１ラインセンサ３１の画素Ｐｒの画素サイズが最も大きくなる。露光時間が最も短い第３ラインセンサ３３の画素Ｐｂの画素サイズが最も小さくなる。第２ラインセンサ３２の画素Ｐｇの画素サイズは、画素Ｐｒの画素サイズよりも小さく、画素Ｐｂの画素サイズよりも大きくなる。よって、試料Ｓの全体又は同じ領域の画像を撮像した場合、ＲＧＢの画像で画素数（画像サイズ）が異なることになる。なお、ライン方向における画素サイズは同じとなっている。

【0045】

露光時間が長くなるほど、受光画素に蓄積される検出光量は多くなるが、解像度は下がる。色毎にラインセンサのラインレートを変えることで、ＲＧＢのそれぞれで感度が高くなる露光時間に合わせることができる。例えば、低反射率のＲでは、第１ラインセンサ３１が高感度での検出を行うことができる。高反射率のＢでは、第３ラインセンサ３３が高感度かつ高分解能での検出を行うことができる。

【0046】

また、第１ラインセンサ３１～第３ラインセンサ３３が同時に照明領域からの反射光を検出している。よって、ＲＧＢの３つの画像を同時に撮像することができ、撮像時間を短縮することができる。色毎に適切な分解能を保ちつつ、高速な撮像が可能となる。よって、短時間で検査を行うことができる。

【0047】

処理部５０は、ＲＧＢの画像毎に検査を行う。複数色の撮像画像に基づいて試料Ｓを検査することができるため、精度の高い検査が可能となる。撮像画像を用いた検査については特に限定されるものではない。つまり、試料Ｓの検査については、既知の手法、アルゴリズムを用いることができる。例えば、処理部５０は、撮像画像を参照画像と比較することで欠陥検査等を行う。あるいは、処理部５０は、同一パターンの撮像画像同士を比較することで欠陥検査を行う。このようにすることで、パターン欠陥や異物検査などを行うことができる。

【0048】

また、多層の膜が積層されている試料Ｓにおいて、特定の膜のみの膜剥がれを検出することが可能となる。つまり、膜毎に反射率が異なるため、複数色の撮像画像を用いることで、膜毎に剥がれを検出することができる。本実施の形態にかかる検査装置１００は、複数の薄膜が積層されている半導体装置の検査に好適である。

【0049】

また、欠陥検査のアルゴリズムとして、ディープラーニングなどの機械学習を用いることができる。処理部５０は、撮像画像に画像解析用のフィルタを用いてもよい。処理部５０は、色毎に異なるフィルタを用意して検査を行うことができる。処理部５０は、色毎に異なるフィルタを適用して学習させる。よって、色毎に画像サイズが異なっていても、それぞれの撮像画像に基づいて、高い精度で検査することができる。

【0050】

第１ラインセンサ３１～第３ラインセンサ３３の露光時間は、試料Ｓの反射率に応じて予め設定しておけばよい。また、第１ラインセンサ３１～第３ラインセンサ３３の少なくとも一つは、露光時間が固定されているラインセンサを用いても良い。この場合、試料Ｓの反射率に応じて適した露光時間を有するラインセンサを用いれば良い。あるいは、露光時間が可変のラインセンサを用いてもよい。この場合、処理部５０等が試料Ｓに応じた露光時間に変更することができる。あるいは、ユーザが露光時間を調整してもよい。

【0051】

なお、上記の実施の形態では、ＲＧＢの３つ画像を撮像したが、撮像する画像は２つ以上であればよい。つまり、第１の波長帯域の反射光を検出する第１ラインセンサの検出結果に応じて第１の撮像画像を撮像し、第２の波長帯域の反射光を検出する第２ラインセンサの検出結果に応じて第２の撮像画像を撮像すればよい。また、第１の波長帯域の光の反射率が第２の波長帯域の光の反射率よりも低くなっているとすると、第１の露光時間が前記第２の露光時間よりも長くなるようにする。これにより、異なる波長帯域での撮像画像を適切な検出感度で撮像することができる。なお、第１の波長帯域と第２の波長帯域は、完全に異なる波長帯域に限らず、一部重複していてもよい。あるいは、第１の波長帯域の全て又は一部が第２の波長帯域に含まれていてもよい。

【0052】

高反射率の色は、露光時間が短くなり、低反射率の色は、露光時間が長くなる。２つラインセンサにおいて、露光周期（ラインレート）が異なっている。高反射率の色は、高ラインレートで分解能が高くなる。低反射率の色は、低ラインレートで分解能が低くなる。よって、反射率に応じて露光時間を設定すればよい。また、ラインセンサ毎に検出帯域幅が異なっていてもよい。この場合、検出帯域幅に応じて露光時間を設定しても良い。

【0053】

また、３つの波長帯域に限らず、４つ以上の波長帯域の画像を撮像してもよい。例えば、第１～第４の波長帯域を検出するように４つのラインセンサを設けても良い。また、ＲＧＢ以外の色の画像を撮像しても良い。

【0054】

なお、上記の説明では、ダイクロイックミラー１５、及びダイクロイックミラー１６により、反射光Ｌ２を分岐したが、これ以外の方法で分岐しても良い。例えば、ハーフミラー、各種ビームスプリッタやプリズムで反射光を分岐しても良い。この場合、分岐された反射光の光路にカラーフィルタなどを配置すれば良い。第１ラインセンサ３１～第３ラインセンサ３３は、一体的に形成された３ラインカメラであってもよい。

【0055】

なお、図１では、試料Ｓに対する第１ラインセンサ３１及び第２ラインセンサ３２の検出位置を相対的に移動させる走査機構として駆動ステージ４０を用いている。しかしながら、駆動ステージ４０以外の走査機構により操作を行ってもよい。例えば、光源１１、ビームスプリッタ１２、及び対物レンズ１３を含む光学系を駆動する駆動手段を走査機構としてもよい。

【0056】

さらに、センサのビニング動作よりも、柔軟に画素サイズを設定することができる、つまり、センサのビニング動作では、異なる画像の画素サイズが整数倍に限定されてしまう。これに対して、本実施形態では、露光時間は整数倍以外の値を設定することができるため、異なる画像の画素サイズは整数倍に限られない。

【0057】

また、異なる周期の画像を組み合わせることで、パターンのモアレの影響を低減することができる。さらに、位相のずれた画像が得られるため、超解像技術に応用することができる。

【0058】

処理部５０の処理のうちの一部又は全部は、コンピュータプログラムによって実行されてもよい。上述したプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（ｎｏｎ－ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｒｅａｄａｂｌｅ ｍｅｄｉｕｍ）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（ｔａｎｇｉｂｌｅ ｓｔｏｒａｇｅ ｍｅｄｉｕｍ）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ－ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＣＤ－Ｒ、ＣＤ－Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ)、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ ＰＲＯＭ)、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｒｅａｄａｂｌｅ ｍｅｄｉｕｍ)によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。

【0059】

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はその目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に、上記の実施形態による限定は受けない。

【符号の説明】

【0060】

１００ 検査装置
１１ 光源
１２ ビームスプリッタ
１３ 対物レンズ
１５ ダイクロイックミラー
１６ ダイクロイックミラー
２１ レンズ
２２ レンズ
２３ レンズ
３１ 第１ラインセンサ
３２ 第２ラインセンサ
３３ 第３ラインセンサ
４０ 駆動ステージ
５０ 処理部
Ｐｒ Ｒの画素
Ｐｇ Ｇの画素
Ｐｂ Ｂの画素
Ｓ 試料

【図1】

【図2】

【手続補正書】

【提出日】2024-12-04

【手続補正1】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４０

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0040】

処理部５０は、第１ラインセンサ３１の検出信号に基づいて、試料ＳのＲの画像を生成する。処理部５０は、第２ラインセンサ３２の検出信号に基づいて、試料ＳのＧの画像を生成する。処理部５０は、第３ラインセンサ３３の検出信号に基づいて、試料ＳのＢの画像を生成する。各ラインセンサからの検出信号に基づいて、処理部５０は、異なる波長帯域の画像を生成する。さらに、処理部５０は、ＲＧＢのそれぞれの検出信号を合成することでカラー画像を生成しても良い。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５５

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0055】

なお、図１では、試料Ｓに対する第１ラインセンサ３１及び第２ラインセンサ３２の検出位置を相対的に移動させる走査機構として駆動ステージ４０を用いている。しかしながら、駆動ステージ４０以外の走査機構により走査を行ってもよい。例えば、光源１１、ビームスプリッタ１２、及び対物レンズ１３を含む光学系を駆動する駆動手段を走査機構としてもよい。