KR20140071901A - Confocal optical inspection system and method of inspecting thereof - Google Patents

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누마타 미츠노리
유에야마 신지
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Abstract

The present invention provides a confocal optical inspection apparatus capable of acquiring information on an object with high precision by considering the distortion of an optical transmission line. The confocal optical inspection apparatus of the present invention, which is an apparatus for inspecting an object by obtaining a confocal image of the object, comprises a light source which emits an illumination light; a first opening member with multiple openings that make the illumination light emitted from the light source into multiple illumination lights; a photographing part which obtains an image formed by individual illumination light reflected from the object; and an information processing part which obtains a corrected confocal image in which the distortion of an optical transmission line of a corresponding confocal optical inspection apparatus is removed from a TDI image obtained by the TDI operation of the photographing part by using PSF representing pre-measured optical properties of the corresponding confocal optical inspection apparatus.

Description

공초점 광학식 검사 장치 및 공초점 광학식 검사 방법{Confocal optical inspection system and method of inspecting thereof }Technical Field [0001] The present invention relates to a confocal optical inspection apparatus and a method of inspecting the same,

본 발명은 공초점(Confocal, 共焦点)형 광학계를 사용하여 대상물을 검사하는 공초점 광학식 검사 장치 및 공초점 광학식 검사 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a confocal optical inspection apparatus and a confocal optical inspection method for inspecting an object using a confocal optical system.

대상물에 관한 고해상도의 이미지를 얻는 장치 중 하나로서, 공초점 광학계에 착안한 공초점 현미경이 있다. 공초점 현미경은 촬상 소자와 대물 렌즈 사이에 미소(微小) 핀홀이 복수 형성된 핀홀판을 구비하여, 대물 렌즈에 의해 핀홀판의 표면에 결상된 광만을 조명광이 통과한 핀홀과 같은 핀홀로 통과시킨다. 핀홀판의 표면에 결상되지 않는 산란광 등을 핀홀판에 의해 차단함으로써 핀트가 안맞아 흐리거나 플레어광에 의한 노이즈가 없는 선명한 화상을 생성할 수 있게 된다.As one of devices for obtaining a high-resolution image of an object, there is a confocal microscope which focuses on a confocal optical system. The confocal microscope has a pinhole plate in which a plurality of minute pinholes are formed between the image pickup element and the objective lens so that only the light that has been formed on the surface of the pinhole plate by the objective lens passes through the pinhole like the pinhole through which the illumination light passes. Shielding light or the like that is not imaged on the surface of the pinhole plate is blocked by the pinhole plate, so that it is possible to generate a clear image without blurring or noise due to the flare light.

공초점 현미경에서 대상물의 관찰 영역이 대물 렌즈에 의해 나타나는 1화상보다 훨씬 큰 경우, 대상물을 이동시키면서 일련의 화상을 촬영하는 등의 처리가 필요하다. 예를 들면 특허문헌 1에는, 대상물을 이동 스테이지에 실어 공초점 광학계에 의해 결상된 상을 TDI(Time Delayed Integration) 카메라로 화상 취득하는 공초점 현미경이 개시되어 있다.In the confocal microscope, when the observation region of the object is much larger than one image represented by the objective lens, processing such as photographing a series of images while moving the object is required. For example, Patent Document 1 discloses a confocal microscope that images an image formed by a confocal optical system by placing an object on a moving stage with a TDI (Time Delayed Integration) camera.

특허문헌 1 : 일본특허 제3970998호 공보Patent Document 1: Japanese Patent No. 3970998

여기서 광학계는 일종의 전송로라고 생각되며, 거기에는 왜곡이 발생하는 경우도 있다. 광학적 전송로에 왜곡이 있으면, 얻어지는 화상의 해상도 저하로 연결된다. 그러나 상기 특허문헌 1의 공초점 현미경에서는, 광학적 전송로의 왜곡을 고려하지 않아서, 얻어진 화상에 대한 처리를 하지 않았다.Here, the optical system is considered to be a kind of transmission path, and distortion may occur there. Distortion in the optical transmission path leads to degradation of the resolution of the obtained image. However, in the confocal microscope of Patent Document 1, the distortion of the optical transmission path is not considered, and the obtained image is not processed.

그래서 본 발명은 상기 문제를 감안하여 이루어진 것이며, 본 발명의 목적으로 하는 바는, 광학적 전송로의 왜곡을 고려하여 보다 고정밀도로 대상물의 정보를 취득할 수 있는 신규 및 개량된 공초점 광학식 검사 장치 및 공초점 광학식 검사 방법을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to provide a new and improved confocal optical inspection apparatus capable of obtaining information of an object with higher accuracy in consideration of distortion of an optical transmission line, And to provide a confocal optical inspection method.

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명의 한 관점에 의하면, 대상물의 공초점 화상을 취득하여 대상물을 검사하는 공초점 광학식 검사 장치가 제공된다. 공초점 광학식 검사 장치는, 조명광을 조사하는 광원과, 광원으로부터 출사된 조명광을 복수의 조명광으로 하는, 복수의 개구를 가진 제1 개구 부재와, 대상물에서 반사된 각 조명광이 결상되어 화상을 취득하는 촬상부와, 미리 측정된 해당 공초점 광학식 검사 장치의 광학계 특성을 나타내는 PSF(Point Spread Function)를 이용하여 촬상부의 TDI(Time Delayed Integration) 동작에 의해 얻어진 TDI 화상으로부터 해당 공초점 광학식 검사 장치의 광학적 전송로 왜곡을 제거한 보정 공초점 화상을 취득하는 정보처리부를 구비한 것을 특징으로 한다.According to one aspect of the present invention, there is provided a confocal optical inspection apparatus for obtaining a confocal image of an object and inspecting the object. The confocal optical inspection apparatus includes a first opening member having a plurality of openings, the first opening member having a plurality of illumination lights emitted from the light source, the first opening member having a plurality of illumination lights, (TDI) image obtained by TDI (Time Delayed Integration) operation of the imaging section using an imaging section and a PSF (Point Spread Function) indicating an optical system characteristic of the corresponding confocal optical inspection apparatus measured in advance, And an information processing unit for acquiring a corrected confocal image from which transmission path distortion is removed.

본 발명에 의하면, 해당 공초점 광학식 검사 장치의 광학계 특성을 나타내는 PSF를 미리 측정하고, 해당 PSF를 이용하여 촬상부에 의해 취득된 TDI 화상으로부터 공초점 광학식 검사 장치의 광학적 전송로 왜곡을 제거한 보정 공초점 화상을 취득한다. 보정 공초점 화상은, PSF와 TDI 화상에 기초하여 광학적 전송로의 왜곡이 없는 경우에 취득되는 공초점 화상을 추정한 화상이다. 따라서 보정 공초점 화상을 취득함으로써 촬상부가 취득한 TDI 화상과 비교하여 보다 고정밀도로 대상물의 물체 형상을 나타낸 화상을 취득할 수 있다.According to the present invention, the PSF representing the optical system characteristics of the confocal optical inspection apparatus is measured in advance, and the corrected transmission path distortion of the confocal optical inspection apparatus is removed from the TDI image acquired by the imaging section using the PSF, And acquires a focus image. The corrected confocal image is an image obtained by estimating a confocal image acquired when there is no distortion of the optical transmission line based on the PSF and the TDI image. Therefore, by acquiring the corrected confocal image, it is possible to acquire an image showing the object shape of the object with higher precision compared with the TDI image acquired by the imaging section.

여기서 PSF, TDI 화상 및 원화상인 대상물의 공초점 화상은 하기 식 1을 충족하고, 정보처리부는 PSF의 역행렬을 산출함으로써 공초점 화상의 추정 화상인 보정 공초점 화상을 취득한다.Here, the confocal image of the PSF, the TDI image, and the original image object satisfies the following formula (1), and the information processing section calculates the inverse matrix of the PSF to acquire the corrected confocal image that is the estimated image of the confocal image.

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서 g(x)는 TDI 화상, p(x)는 PSF, f(x)는 공초점 화상이다. 또 x는 TDI 화상의 화소 위치를 나타내고 i는 0~N의 값을 취한다.Here, g (x) is a TDI image, p (x) is a PSF, and f (x) is a confocal image. X represents the pixel position of the TDI image, and i takes a value from 0 to N. [

또 PSF는 대상물을 정지시킨 상태에서 대상물을 촬상함으로써 취득해도 좋다.The PSF may be obtained by picking up an object while the object is stopped.

제1 개구 부재의 각 개구는, 대상물의 주사 방향인 제1 방향 및 주사 방향에 대해 직교되는 제2 방향에 대해 각각 소정의 쉬프트 량(shift volume)을 가지고 격자형으로 형성되어 있으며, 개구의 제2 방향에서의 쉬프트 량은 TDI 화상의 화소 사이즈의 정수배로 해도 좋다.The respective openings of the first opening member are formed in a lattice shape with a predetermined shift volume with respect to the first direction which is the scanning direction of the object and the second direction which is orthogonal to the scanning direction, The amount of shift in two directions may be an integral multiple of the pixel size of the TDI image.

또 제1 개구 부재의 각 개구는, 예를 들면 핀홀이어도 좋다.Each of the openings of the first opening member may be a pin hole, for example.

또한 공초점 광학식 검사 장치는, 촬상부에 입사되는 대상물로부터의 반사광을 통과시키는 복수의 개구를 가진 제2 개구 부재를 구비해도 좋다. 제2 개구 부재의 개구는, 해당 제2 개구 부재가 공초점 광학식 검사 장치로부터 출입(삽입발출)되는 출입 방향의 개구 길이가 출입 방향으로 직교되는 방향의 개구 길이보다 크게 형성되도록 해도 좋다.The confocal optical inspection apparatus may further comprise a second opening member having a plurality of openings for allowing reflected light from an object incident on the imaging unit to pass therethrough. The opening of the second opening member may be formed to be larger than the opening length in the direction in which the opening and closing directions of the second opening member in and out of the confocal optical inspection apparatus are perpendicular to the entrance and exit directions.

제2 개구 부재는, 대상물의 주사 방향에 대해 직교되는 제2 방향으로 출입 가능하게 공초점 광학식 검사 장치에 설치해도 좋다.The second opening member may be provided in the confocal optical inspection apparatus so as to be able to go in and out in a second direction orthogonal to the scanning direction of the object.

또 상기 과제를 해결하기 위해 본 발명의 다른 관점에 의하면, 대상물의 공초점 화상을 취득하여 대상물을 검사하는 공초점 광학식 검사 방법이 제공된다. 상기 공초점 광학식 검사 방법은, 공초점 광학식 검사 장치의 광학계 특성을 나타내는 PSF를 취득하는 단계와, PSF를 이용하여 공초점 광학식 검사 장치의 촬상부의 TDI 동작에 의해 얻어진 TDI 화상으로부터 공초점 광학식 검사 장치의 광학적 전송로 왜곡을 제거한 보정 공초점 화상을 취득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a confocal optical inspection method for obtaining a confocal image of an object and inspecting the object. The confocal optical inspection method comprising the steps of: acquiring a PSF indicating the optical system characteristics of the confocal optical inspection apparatus; acquiring, from the TDI image obtained by the TDI operation of the imaging section of the confocal optical inspection apparatus, And acquiring a corrected confocal image from which the distortion of the optical transmission path is removed.

이상 설명한 것처럼 본 발명에 의하면, 광학적 전송로의 왜곡을 고려하여 보다 고정밀도로 대상물의 정보를 취득할 수 있는 공초점 광학식 검사 장치 및 공초점 광학식 검사 방법을 제공할 수 있다.As described above, according to the present invention, it is possible to provide a confocal optical inspection apparatus and a confocal optical inspection method capable of obtaining information of an object with higher accuracy in consideration of distortion of an optical transmission path.

도 1은 본 실시형태에 관한 공초점 광학식 검사 장치의 구성을 도시한 개략 설명도이다.
도 2는 동 실시형태에 관한 마이크로 렌즈 어레이 및 핀홀 부재의 부분 확대 단면도이다.
도 3은 동 실시형태에 관한 핀홀 부재의 일 구성예를 도시한 평면도이다.
도 4는 TDI 카메라의 촬상면에서의 스폿 상(像)의 일례를 도시한 화상이다.
도 5는 TDI 카메라에 의한 적산 결과(일차원)의 이미지를 도시한 설명도이다.
도 6은 동 실시형태에 관한 정보처리부의 기능 구성을 도시한 블럭도이다.
도 7은 동 실시형태에 관한 TDI 화상의 보정 처리를 도시한 흐름도이다.
도 8은 수광측 개구 부재의 일례인 슬릿 부재를 도시한 평면도이다.1 is a schematic explanatory diagram showing the configuration of a confocal optical inspection apparatus according to the present embodiment.
2 is a partially enlarged cross-sectional view of a microlens array and a pinhole member according to the embodiment.
3 is a plan view showing an example of the configuration of a pinhole member according to the embodiment.
4 is an image showing an example of a spot image on an imaging surface of a TDI camera.
5 is an explanatory view showing an image of a result of integration (one-dimensional) by the TDI camera.
6 is a block diagram showing a functional configuration of an information processing unit according to the embodiment.
Fig. 7 is a flowchart showing a TDI image correction process according to the embodiment.
8 is a plan view showing a slit member which is an example of the light receiving side aperture member.

이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해 상세히 설명하기로 한다. 아울러 본 명세서 및 도면에서 실질적으로 동일한 기능 구성을 가진 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 붙임으로써 중복 설명을 생략하기로 한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description and drawings, components having substantially the same functional configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.

＜1. 공초점 광학식 검사 장치의 구성＞<1. Configuration of confocal optical inspection apparatus>

우선, 도 1∼도 6을 참조하여 본 발명의 실시형태에 관한 공초점 광학식 검사 장치의 구성에 대해 설명하기로 한다. 아울러 도 1은, 본 실시형태에 관한 공초점 광학식 검사 장치의 구성을 도시한 개략 설명도이다. 도 2는, 본 실시형태에 관한 마이크로 렌즈 어레이(122) 및 핀홀 부재(130)의 부분 확대 단면도이다. 도 3은, 본 실시형태에 관한 핀홀 부재(130)의 일 구성예를 도시한 평면도이다. 도 4는, TDI 카메라(150)의 촬상면에서의 스폿 상의 일례를 도시한 화상이다. 도 5는, TDI 카메라(150)에 의한 적산(누적) 결과(일차원)의 이미지를 도시한 설명도이다. 도 6은, 본 실시형태에 관한 정보처리부(160)의 기능 구성을 도시한 블럭도이다.First, the configuration of a confocal optical inspection apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to Figs. 1 to 6. Fig. 1 is a schematic explanatory diagram showing the configuration of a confocal optical inspection apparatus according to the present embodiment. 2 is a partially enlarged cross-sectional view of the microlens array 122 and the pinhole member 130 according to the present embodiment. 3 is a plan view showing an example of the configuration of the pinhole member 130 according to the present embodiment. 4 is an image showing an example of a spot on the imaging surface of the TDI camera 150. Fig. 5 is an explanatory view showing an image of a result (one-dimensional) of accumulation (accumulation) by the TDI camera 150. Fig. 6 is a block diagram showing a functional configuration of the information processing unit 160 according to the present embodiment.

본 실시형태에 관한 공초점 광학식 검사 장치(100)는, 공초점 광학계를 사용한 반도체 웨이퍼(10) 등 대상물의 결함을 광학적으로 검사하는 장치이다. 본 실시형태에 관한 공초점 광학식 검사 장치(100)는, 해당 장치의 1회 촬상 가능한 범위에 대해 반도체 웨이퍼(10)와 같이 검사 영역이 넓은 대상물의 검사도 가능하도록 대상물을 실어서 평면 이동시키는 이동 스테이지를 구비하고 있다. 공초점 광학식 검사 장치(100)는, 이동 스테이지에 실린 대상물의, 공초점 광학계에 의해 결상된 상을 TDI 카메라(150)로 취득하여 대상물의 형상 정보를 TDI 화상으로서 취득한다.The confocal optical inspection apparatus 100 according to the present embodiment is an apparatus for optically inspecting defects of an object such as a semiconductor wafer 10 using a confocal optical system. The confocal optical inspection apparatus 100 according to the present embodiment is configured such that the object can be moved and moved in a plane so as to be able to inspect an object having a large inspection area such as the semiconductor wafer 10 And a stage. The confocal optical inspection apparatus 100 acquires the image formed by the confocal optical system of the object placed on the moving stage with the TDI camera 150 and acquires the shape information of the object as a TDI image.

도 1에 도시한 바와 같이 공초점 광학식 검사 장치(100)는, 대상물에 조사하는 광을 광원(110)으로부터 출사하여 대상물인 반도체 웨이퍼(10)에 조사하고 반도체 웨이퍼(10)에 의한 반사광을 촬상 소자인 TDI 카메라(150)에 의해 수광함으로써 반도체 웨이퍼(10)의 형상 정보를 취득한다. 광원(110), 반도체 웨이퍼(10) 및 TDI 카메라(150)간의 광 전송은, 릴레이 렌즈(121),(123),(125),(126)와 마이크로 렌즈 어레이(122)와 대물 렌즈(124)와 빔 스플리터(140)에 의해 이루어진다. 또 마이크로 렌즈 어레이(122)에는 광의 출사면측에 핀홀 부재(130)가 마련되어 있다.As shown in Fig. 1, the confocal optical inspection apparatus 100 irradiates light to an object from a light source 110, irradiates the object to a semiconductor wafer 10, captures reflected light from the semiconductor wafer 10 And the shape information of the semiconductor wafer 10 is acquired by receiving the light by the TDI camera 150 as an element. The optical transmission between the light source 110, the semiconductor wafer 10 and the TDI camera 150 is performed by the relay lenses 121, 123, 125 and 126, the microlens array 122 and the objective lens 124 And a beam splitter 140. [0031] Further, the microlens array 122 is provided with a pinhole member 130 on the light emitting surface side.

본 실시형태에 관한 공초점 광학식 검사 장치(100)의 광원(110)은 레이저광을 출사한다. 출사된 레이저광은 릴레이 렌즈(121)를 통해 마이크로 렌즈 어레이(122)에 입사된다. 마이크로 렌즈 어레이(122)는 복수의 마이크로 렌즈를 격자형으로 배치하여 형성된 부재로서, 예를 들면 도 2에 도시한 바와 같이 광의 입사면(122a)측이 곡면, 출사면(122b)측이 평면인 마이크로 렌즈를 복수 배치하여 구성되어 있다. 마이크로 렌즈 어레이(122)의 출사면(122b)측에는 핀홀 부재(130)가 마련되어 있다.The light source 110 of the confocal optical inspection apparatus 100 according to the present embodiment emits a laser beam. The emitted laser light is incident on the microlens array 122 through the relay lens 121. The microlens array 122 is a member formed by arranging a plurality of microlenses in a lattice shape. For example, as shown in Fig. 2, the light incident surface 122a side is a curved surface and the emission surface 122b side is a flat surface And a plurality of microlenses are arranged. A pinhole member 130 is provided on the emission surface 122b side of the microlens array 122.

핀홀 부재(130)에는 복수의 핀홀(132)이 형성되어 있다. 예를 들면 도 3에 도시한 바와 같이 핀홀 부재(130)의 각 핀홀(132)은 대상물의 주사 방향인 제1 방향 및 주사 방향에 대해 직교되는 제2 방향에 대해 각각 소정의 쉬프트 량을 가지고 형성되어 있다. 아울러 제1 방향인 대상물의 주사 방향은, 후술하는 TDI 카메라(150)가 해당 TDI 카메라(150)에 집광된 스폿 광을 적산하는 TDI 적산 방향에 대응한다. 또 제2 방향을 TDI 길이방향이라고도 칭한다. 여기서, 각 방향에서의 쉬프트 량 중 제2 방향에서의 쉬프트 량(d)은 TDI 화상의 화소 사이즈의 정수배로 하는 것이 좋다. 이로써 후술하는 광학계 전송 왜곡을 제거한 공초점 화상을 취득하기 위한 계산 처리를 효율적으로 행할 수 있어 처리 속도를 높일 수 있다.A plurality of pinholes 132 are formed in the pinhole member 130. For example, as shown in FIG. 3, each pinhole 132 of the pinhole member 130 is formed with a predetermined shift amount with respect to a first direction which is the scanning direction of the object and a second direction which is orthogonal to the scanning direction . The scanning direction of the object in the first direction corresponds to the TDI accumulation direction in which the TDI camera 150, which will be described later, integrates the spot light condensed by the TDI camera 150. The second direction is also referred to as TDI longitudinal direction. Here, the shift amount d in the second direction among the shift amounts in each direction is preferably an integral multiple of the pixel size of the TDI image. This makes it possible to efficiently perform a calculation process for obtaining a confocal image in which an optical system transmission distortion, which will be described later, is removed, thereby increasing the processing speed.

공초점 광학식 검사 장치(100)에서 마이크로 렌즈 어레이(122)는 반드시 마련하지 않아도 되지만, 본 실시형태에서는 광원(110)으로부터의 레이저광의 광량을 확보하기 위해 마련되어 있다. 마이크로 렌즈 어레이(122) 및 핀홀 부재(130)는, 마이크로 렌즈 어레이(122)의 각 마이크로 렌즈의 집광 위치와 핀홀 부재(130)에 형성된 각 핀홀(132)이 대응하도록 배치되어 있다.In the confocal optical inspection apparatus 100, the microlens array 122 is not necessarily provided, but in this embodiment, it is provided for securing the amount of laser light from the light source 110. [ The microlens array 122 and the pinhole member 130 are disposed so that the light collecting positions of the respective microlenses of the microlens array 122 correspond to the pinholes 132 formed in the pinhole member 130.

핀홀(132)을 통과한 레이저광은 릴레이 렌즈(123)를 통해 빔 스플리터(140)에 입사된다. 빔 스플리터(140)에는, 예를 들면 무편광 빔 스플리터가 이용된다. 빔 스플리터(140)는 핀홀 부재(130)측으로부터 입사된 레이저광을 대물 렌즈(124)측에 반사한다. 빔 스플리터(140)에 의해 반사된 해당 레이저광은 대물 렌즈(124)에 의해 집광되어 대상물인 반도체 웨이퍼(10)의 표면에 조사된다.The laser light having passed through the pinhole 132 is incident on the beam splitter 140 through the relay lens 123. As the beam splitter 140, for example, a non-polarized beam splitter is used. The beam splitter 140 reflects the laser light incident from the pinhole member 130 side to the objective lens 124 side. The laser beam reflected by the beam splitter 140 is condensed by the objective lens 124 and irradiated onto the surface of the semiconductor wafer 10 as an object.

반도체 웨이퍼(10)의 표면에 조사된 레이저광은 해당 표면에서 반사되고 다시 대물 렌즈(124)를 통과하여 빔 스플리터(140)에 입사된다. 빔 스플리터(140)는 반도체 웨이퍼(10)측으로부터 입사된 레이저광을 TDI 카메라(150)측으로 유도한다. 빔 스플리터(140)를 통과한 반사광은 릴레이 렌즈(125),(126)를 통해 TDI 카메라(150)에 집광된다.The laser beam irradiated on the surface of the semiconductor wafer 10 is reflected by the surface of the semiconductor wafer 10, passes again through the objective lens 124, and is incident on the beam splitter 140. The beam splitter 140 guides the laser beam incident from the semiconductor wafer 10 side to the TDI camera 150 side. The reflected light having passed through the beam splitter 140 is condensed on the TDI camera 150 through the relay lenses 125 and 126.

TDI 카메라(150)는 집광된 각 스폿 광의 강도에 기초하여 TDI 화상을 취득한다. TDI 카메라(150)는 촬상 소자를 일렬로 배열하여 이루어진 라인 유닛을 해당 촬상 소자의 배열 방향에 대해 직교되는 방향으로 복수 배열하여 형성되어 있다. 대상물이 실린 이동 스테이지를 이동시키지 않고 대상물을 촬상한 경우, TDI 카메라(150)의 촬상면에는, 예를 들면 도 4에 도시한 복수의 스폿 상이 나타난 화상이 형성된다. 대상물을 이동시키지 않고 취득된 이 공초점 화상은 공초점 광학계의 광학적 전송로의 왜곡을 포함한 화상이며, 각 위치에서의 PSF를 나타내고 있다.The TDI camera 150 acquires a TDI image based on the intensity of each focused spot light. The TDI camera 150 is formed by arranging a plurality of line units in which the imaging elements are arranged in a row in a direction orthogonal to the arrangement direction of the imaging elements. When an object is imaged without moving the moving stage on which the object is placed, for example, an image in which a plurality of spot images shown in Fig. 4 are displayed is formed on the imaging surface of the TDI camera 150. [ The acquired confocal image without moving the object is an image including the distortion of the optical transmission path of the confocal optical system, and shows the PSF at each position.

한편 대상물의 표면 전체를 검사하는 경우에는, 이동 스테이지를 이동시킴으로써 대상물을 이동시키면서 TDI 카메라(150)에 의해 대상물의 표면을 차례대로 촬상한다. 이 때 TDI 카메라(150)는, 대상물의 주사 방향에 대해 직교되는 제2 방향으로 나열된 스폿 광이 촬상면에 결상됨으로써 얻어지는 화상을 제1 방향으로 적산하여 대상물의 전체를 나타내는 TDI 화상을 취득한다.On the other hand, when inspecting the entire surface of the object, the surface of the object is sequentially picked up by the TDI camera 150 while moving the object by moving the moving stage. At this time, the TDI camera 150 obtains a TDI image representing the entire object by integrating the image obtained by focusing the spot light arranged in the second direction orthogonal to the scanning direction of the object on the imaging surface in the first direction.

즉, TDI 카메라(150)의 각 라인 유닛에서는, 도 5에 도시한 바와 같이 제2 방향으로 나열된 스폿 광이 서로 겹친 상이 취득된다. 이러한 촬상에 대해 TDI 카메라(150)는, 우선 1 열째 라인 유닛으로 얻어진 촬상을 2 열째 라인 유닛에 전송하고, 이어서 1 열째에서 보낸 촬상에 2 열째 라인 유닛이 얻은 촬상을 가산하여 축적함과 동시에 3 열째 라인 유닛에 전송한다. 마찬가지로 TDI 카메라(150)는 n 열째 라인 유닛이 얻은 촬상을 (n-1) 열째까지 누적된 촬상에 가산하여 (n＋1) 열째로 전송한다. 이러한 적산 처리에 의해 최종적으로 얻어진 TDI 화상은 충분한 밝기를 가진 고감도의 화상이 된다. TDI 카메라(150)는 각 라인 유닛이 얻은 촬상을 주사 방향(제1 방향)으로 적산하여 얻은 TDI 화상을 정보처리부(160)에 출력한다.That is, in each line unit of the TDI camera 150, an image in which the spot lights arranged in the second direction are overlapped with each other is obtained as shown in Fig. For this image pickup, the TDI camera 150 first transfers the image pickup obtained in the first line unit to the second line unit, accumulates the images obtained by the second line unit in the image pickup sent from the first line, To the tenth line unit. Likewise, the TDI camera 150 adds the imaging obtained by the n-th line unit to the cumulative imaging up to the (n-1) -th line and transfers it to the (n + 1) -th line. The TDI image finally obtained by such an integrating process becomes a high-sensitivity image with sufficient brightness. The TDI camera 150 outputs to the information processing unit 160 a TDI image obtained by integrating the imaging obtained by each line unit in the scanning direction (first direction).

정보처리부(160)는 TDI 카메라(150)에 의해 취득된 TDI 화상으로부터 광학계 전송로의 왜곡을 제거한 원화상을 취득하는 처리를 한다. 정보처리부(160)는, 도 6에 도시한 바와 같이 TDI 화상 취득부(162)와 보정 처리부(164)와 출력부(166)로 이루어진다.The information processing unit 160 acquires an original image from which the distortion of the optical path is removed from the TDI image acquired by the TDI camera 150. [ The information processing unit 160 includes a TDI image acquisition unit 162, a correction processing unit 164, and an output unit 166 as shown in FIG.

TDI 화상 취득부(162)는, TDI 카메라(150)가 출력한 TDI 화상을 받아 보정 처리부(164)에 출력한다. 보정 처리부(164)는, PSF(Point Spread Function)를 이용하여 TDI 화상 취득부(162)로부터 입력된 TDI 화상으로부터 광학계 전송로의 왜곡을 제거한 원화상을 취득한다. PSF는, 광학적 전송로의 특성을 나타내는 함수이다. 보정 처리부(164)는, 광학적 전송로의 특성에 기초하여 TDI 카메라(150)에 의해 취득된 TDI 화상의 광학계 전송로의 왜곡을 제거한 원화상을 계산에 의해 취득함으로써 TDI 화상을 보정한다. 아울러 보정 처리부(164)에 의한 보정 처리의 상세한 내용에 대해서는 후술하기로 한다. 보정 처리부(164)는 원화상을 출력부(166)에 출력한다. 출력부(166)는 취득한 원화상을 표시 장치(미도시)나 정보를 기억하는 기억 장치(미도시) 등에 적절히 출력한다.The TDI image acquisition section 162 receives the TDI image output from the TDI camera 150 and outputs the TDI image to the correction processing section 164. The correction processing unit 164 obtains the original image from which the distortion of the optical path is removed from the TDI image input from the TDI image acquisition unit 162 using the PSF (Point Spread Function). The PSF is a function indicating the characteristics of the optical transmission path. The correction processing unit 164 corrects the TDI image by obtaining the original image by removing distortion of the optical path of the TDI image acquired by the TDI camera 150 based on the characteristics of the optical transmission path. The details of the correction processing by the correction processing unit 164 will be described later. The correction processing unit 164 outputs the original image to the output unit 166. [ The output unit 166 appropriately outputs the acquired original image to a display device (not shown) or a storage device (not shown) for storing information.

이상, 본 실시형태에 관한 공초점 광학식 검사 장치(100)의 구성에 대해 설명하였다. 본 실시형태에 관한 공초점 광학식 검사 장치(100)는, TDI 카메라(150)에 의해 취득한 TDI 화상을 정보처리부(160)에 의해 광학적 전송로의 왜곡을 제거하는 보정을 함으로써 보다 선명한 대상물의 화상을 취득할 수 있게 되어 광학계의 격차에 의한 성능 열화를 막을 수 있다. 이하, 도 7에 기초하여 공초점 광학식 검사 장치(100)의 정보처리부(160)에 의한 TDI 화상의 보정 처리에 대해 설명하기로 한다. 아울러 도 7은, 본 실시형태에 관한 TDI 화상의 보정 처리를 도시한 흐름도이다.
The configuration of the confocal optical inspection apparatus 100 according to the present embodiment has been described above. The confocal optical inspection apparatus 100 according to the present embodiment corrects the TDI image acquired by the TDI camera 150 to eliminate the distortion of the optical transmission path by the information processing unit 160, It is possible to prevent deterioration in performance due to the gap of the optical system. Hereinafter, the correction processing of the TDI image by the information processing unit 160 of the confocal optical inspection apparatus 100 will be described with reference to Fig. 7 is a flowchart showing the correction processing of the TDI image according to the present embodiment.

＜2. TDI 화상의 보정 처리＞<2. TDI image correction processing &gt;

본 실시형태에 관한 공초점 광학식 검사 장치(100)의 정보처리부(160)에 의한 TDI 화상의 보정 처리에서는, 도 7에 도시한 바와 같이 우선 대상물의 검사 개시 전에 공초점 광학식 검사 장치(100)의 광학적 전송로의 특성을 나타내는 PSF를 취득한다(S110). 상술한 바와 같이 PSF는 광학계 전송로의 특성을 나타내는 함수이다. 단계 S110에서는, 이동 스테이지를 정지시킨 상태에서 이동 스테이지상에 실린 대상물 샘플의 표면상에서의 스폿 사이즈가 회절 한계 정도의 크기가 되도록 핀홀 부재(130)를 설정하여 TDI 카메라(150)에 의해 화상을 취득한다. 이 때 얻어지는 TDI 화상은, 예를 들면 도 4에 도시한 스폿 상이며, 이것이 해당 공초점 광학식 검사 장치(100)의 광학계 전송로의 특성을 나타내는 PSF가 된다. 취득된 PSF는 보정 처리부(164)가 참조 가능한 기억부(미도시)에 기록된다.In the correction processing of the TDI image by the information processing unit 160 of the confocal optical inspection apparatus 100 according to the present embodiment, as shown in Fig. 7, A PSF indicating the characteristics of the optical transmission path is obtained (S110). As described above, the PSF is a function representing the characteristics of the optical transmission line. In step S110, the pinhole member 130 is set so that the spot size on the surface of the object sample placed on the moving stage in the state where the moving stage is stopped becomes a magnitude of the degree of diffraction limit, and the image is acquired by the TDI camera 150 do. The obtained TDI image is, for example, a spot image shown in Fig. 4, which becomes a PSF indicating the characteristics of the optical path of the optical path of the confocal optical inspection apparatus 100. [ The acquired PSF is recorded in a storage unit (not shown) that can be referred to by the correction processing unit 164.

다음으로 공초점 광학식 검사 장치(100)는, 대상물을 주사(스캔)하여 얻어진 화상을 적산하여 TDI 화상을 취득한다(S120). TDI 화상은, TDI 카메라(150)에 의해 취득되어 정보처리부(160)의 TDI 화상 취득부(162)에 입력된다. TDI 화상 취득부(162)는, 입력된 TDI 화상을 보정 처리부(164)에 출력한다.Next, the confocal optical inspection apparatus 100 acquires a TDI image by integrating an image obtained by scanning (scanning) an object (S120). The TDI image is acquired by the TDI camera 150 and input to the TDI image acquisition unit 162 of the information processing unit 160. The TDI image acquisition section 162 outputs the input TDI image to the correction processing section 164.

TDI 화상의 입력을 받은 보정 처리부(164)는, 단계 S110에서 취득한 PSF를 이용하여 TDI 화상으로부터 광학적 전송로의 왜곡이 제거된 원화상을 취득한다(S130). 우선, TDI 화상 g(x), PSF p(x) 및 광학적 전송로의 왜곡이 제거되지 않은 대상물의 원화상 f(x)와의 사이에는 하기 수식 1이 성립된다. 아울러 x는 TDI 화상의 화소 위치를 나타내고 i는 0~N의 값을 취한다. x0~xN은 이산적(離散的)인 값을 취할 수 있다.Upon receiving the TDI image, the correction processing section 164 acquires an original image from which the distortion of the optical path is removed from the TDI image using the PSF obtained in step S110 (S130). First, the following equation (1) is established between the TDI image g (x), PSF p (x) and the original image f (x) of the object from which the distortion of the optical transmission path is not removed. Further, x represents the pixel position of the TDI image, and i takes values of 0 to N. x0 to xN can take values that are discrete.

Figure pat00002
Figure pat00002

여기서 공초점 광학계에서는 코히런트광(레이저광)이 사용되는데, 동시에는 중합되지 않을 정도로 분리하여 결상되어 있다. 따라서 TDI에서는 광 강도가 적산될 뿐이므로 통상의 코히런트광에서의 결상과 같이 위상까지 고려할 필요는 없으며 광 강도만을 고려하면 된다.Here, in the confocal optical system, coherent light (laser light) is used, which is separated and formed so as not to be polymerized at the same time. Therefore, since the light intensity is only integrated in the TDI, it is not necessary to consider the phase as in the image formation in the normal coherent light, but only the light intensity needs to be considered.

또 본 실시형태에 관한 공초점 광학식 검사 장치(100)에서 핀홀 부재(130)의 핀홀(132)은, 도 3에 도시한 바와 같이 열마다 제2 방향(TDI 길이방향)으로 소정 간격씩 엇갈려 형성되어 있다. 이 쉬프트 량(d)은, 상기 수식 1의 계산을 효율적으로 행하기 위해 TDI 화상의 화소 사이즈의 정수배로 하는 것이 좋다. 예를 들면 쉬프트 량(d)을 화소 사이즈의 3배로 설정한 경우, x0는 제1 방향(TDI 적산 방향)에서의 0번째 픽셀치, x1은 제1 방향에서의 3번째 픽셀치, x2는 제2 방향에서의 6번째 픽셀치,··같이 된다. 한편 제2 방향은 통상 1픽셀 마다의 이동인데, 예를 들면 조명을 명멸시켜 1픽셀 간격으로 데이터를 취득하도록 해도 좋다. 이 경우, 상기와 같은 조작이 필요하다.3, the pinholes 132 of the pinhole member 130 in the confocal optical inspection apparatus 100 according to the present embodiment are staggered at predetermined intervals in the second direction (TDI longitudinal direction) . It is preferable that the shift amount d be an integer multiple of the pixel size of the TDI image in order to efficiently perform the calculation of the above-mentioned equation (1). For example, when the shift amount d is set to three times the pixel size, x0 is the 0th pixel value in the first direction (TDI integration direction), x1 is the third pixel value in the first direction, The sixth pixel value in two directions, and so on. On the other hand, the second direction is usually a movement of one pixel. For example, data may be obtained at intervals of one pixel by blinking the illumination. In this case, the above operation is required.

상기 수식 1을 행렬로 나타내면 하기 수식 2가 된다. 아울러 p(0)=1로 한다.The above equation (1) can be expressed by the following equation (2). Let p (0) = 1.

Figure pat00003
Figure pat00003

수식 2에서 p(x)는 단계 S110에서 취득되었으며 이미 알려진(旣知) 것이다. 또 g(x)도 단계 S120에서 취득되었기 때문에 이미 알려진 것이다. 따라서 PSF의 역행렬을 계산하면 광학적 전송로에 의한 왜곡이 없는 원화상(관찰 물체 화상)을 취득할 수 있다. 즉, 수식 2에서 PSF의 행렬을 취했을 때의 원화상 f(x)가 보정 공초점 화상이며, 하기 수식 3으로 표시된다.In Equation 2, p (x) is acquired in step S110 and is already known. G (x) is already known because it was acquired in step S120. Therefore, by calculating the inverse matrix of the PSF, an original image (observation object image) free from distortion due to the optical transmission path can be obtained. That is, the original image f (x) when the matrix of the PSF is taken from the equation (2) is a corrected confocal image and is expressed by the following equation (3).

Figure pat00004
Figure pat00004

여기서 상기 수식 3에서는 간단히 하기 위해 PSF (p(x))는 단일 함수로 되어 있으나 실제로는 화상 위치마다 광학계의 발생 수차는 다르며, 따라서 PSF도 결상 위치마다 다르다. 예를 들면 광축에서 멀어짐에 따라 코마 수차나 비점 수차 등의 수차는 증대되는 경향이 있으며, 또 화상면의 만곡이 존재하는 경우에도 광축상과 광축외에서는 디포커스량이 다르다. 이들은 모두 PSF를 변화시키는 요인이 된다. 그러나 본 실시형태에 관한 공초점 광학식 검사 장치(100)에서는, 단계S110의 처리에 의해 예를 들면 도 4와 같은 실제 위치에서의 PSF를 취득하였다. 이러한 실제 위치에서의 PSF를 사용함으로써 광학계의 격차에 의한 성능 열화를 막을 수 있어 고정밀도로 원화상을 복원한 보정 공초점 화상을 취득할 수 있게 된다.For simplicity, the PSF (p (x)) is a single function, but in reality, the aberration of the optical system is different for each image position, and therefore, the PSF also varies from one imaging position to another. For example, aberration such as coma aberration and astigmatism tend to increase as the distance from the optical axis increases, and even when there is curvature of the image plane, the defocus amount differs from that on the optical axis and outside the optical axis. These are all factors that change the PSF. However, in the confocal optical inspection apparatus 100 according to the present embodiment, the PSF at the actual position as shown in Fig. 4, for example, is acquired by the process of step S110. By using the PSF at such an actual position, deterioration in performance due to an optical system gap can be prevented, and a correct confocal image obtained by restoring the original image with high accuracy can be obtained.

보정 처리부(164)는, 단계 S130에서 TDI 화상으로부터 광학적 전송로의 왜곡을 제거한 원화상인 보정 공초점 화상을 취득하면 출력부(166)로 보정 공초점 화상을 출력한다. 출력부(166)는, 이 보정 공초점 화상을 외부 기기등에 출력한다.The correction processing unit 164 outputs the corrected confocal image to the output unit 166 when acquiring the corrected confocal image that is the original image from which the distortion of the optical transmission path is removed from the TDI image in step S130. The output unit 166 outputs the corrected confocal image to an external device or the like.

이상, 본 실시형태에 관한 공초점 광학식 검사 장치(100)에 의한 TDI 화상의 보정 처리에 대해 설명하였다. 아울러 상술한 설명에서는 센서나 대상물의 주사시 진동 등에 의한 노이즈를 무시하였으나, 노이즈 w(x)도 고려하면 상기 수식 1, 2는 하기 수식 4, 5와 동일해진다.The correction processing of the TDI image by the confocal optical inspection apparatus 100 according to the present embodiment has been described above. In addition, in the above description, the noise due to the vibration or the like at the time of scanning of the sensor or the object is neglected. However, when the noise w (x) is also taken into account, the equations 1 and 2 become equal to the following equations 4 and 5.

Figure pat00005
Figure pat00005

그리고 원화상의 추정량인 보정 공초점 화상은 하기 수식 6으로 나타낼 수 있다.The corrected confocal image, which is an estimated amount of the original image, can be expressed by the following equation (6).

Figure pat00006
Figure pat00006

수식 6에서 PSF (p(x))가 이미 알려진 것이며, 상기 식 우변(右邊) 제2항이 제로라면, 원화상을 완전히 일의(一意)적으로 추정할 수 있다. 그러나 실제 화상에서는 상기 식 우변 제2항이 확대되는 경우가 있다. 이에 대해서는, 예를 들면 위너 필터 등을 이용함으로써 노이즈의 영향을 억제할 수 있다. 이상 설명한 TDI 화상의 보정 처리에서는 일차원의 예를 나타냈으나 이차원으로 확장하는 것도 가능하다.If the PSF (p (x)) is already known in Equation 6 and the second term in the right side of the above equation is zero, the original image can be completely (unambiguously) estimated. However, in the actual image, the second term on the right side of the above expression may be enlarged. In this regard, the influence of noise can be suppressed by using, for example, a Wiener filter or the like. In the above-described correction process of the TDI image, an example of one-dimensional source has been shown, but it is also possible to extend it in two dimensions.

＜3. 수광측 개구 부재의 설치＞<3. Installing the light receiving side aperture member>

본 실시형태에 관한 공초점 광학식 검사 장치(100)에서는, 도 1에 도시한 바와 같이 광원(110)이 있는 조명측에만 도 3에 도시한 핀홀 부재(130)를 마련하였다. 여기서 대상물에 의해 반사된 스폿 광이 TDI 카메라(150)에 결상하기 전에(즉, 수광측에) 각 스폿 광을 통과시키는 개구 부재를 공초점 광학식 검사 장치(100)에 마련해도 좋다. 이로써 대상물에 의해 반사된 스폿 광의 회절 패턴을 커트할 수 있어 보다 선명한 TDI 화상을 취득할 수 있게 된다.In the confocal optical inspection apparatus 100 according to the present embodiment, as shown in Fig. 1, the pinhole member 130 shown in Fig. 3 is provided only on the illumination side where the light source 110 is provided. The confocal optical inspection apparatus 100 may be provided with an aperture member that allows each spot light to pass before the spot light reflected by the object is imaged on the TDI camera 150 (i.e., on the light receiving side). As a result, the diffraction pattern of the spot light reflected by the object can be cut, and a clearer TDI image can be obtained.

여기서 공초점 광학계에서 조명측 핀홀 부재(130)와 수광측 개구 부재 사이에 위치 쉬프트가 발생하면 성능 저하를 일으킨다. 각 부재에 형성되는 개구 사이즈에도 따르지만, 조명측 핀홀 부재(130)와 수광측 개구 부재 사이의 위치 조정은 수㎛의 정밀도가 요구된다. 개구 부재를 고정 사용할 경우에는, 이들 위치는 초기 조정으로 정밀도를 확보하면 된다. 한편 통상의(conｖentional) 광학계와 공초점 광학계를 전환할 경우, 수광측 광학계는 공통적으로 사용되기 때문에 수광측 개구 부재를 출입하여 전환 조정을 하게 되어 개구 부재를 출입할 때마다 정밀도를 확보하는 것이 중요해진다.Here, when positional shift occurs between the illumination-side pinhole member 130 and the light-receiving-side aperture member in the confocal optical system, the performance is deteriorated. The positional adjustment between the illumination-side pinhole member 130 and the light-receiving-side aperture member is required to be several micrometers in accuracy, depending on the aperture size formed in each member. When the aperture member is fixedly used, these positions need only to be precisely adjusted by initial adjustment. On the other hand, when switching between the conventional optical system and the confocal optical system, since the light-receiving-side optical system is commonly used, it is important to secure the accuracy every time the aperture member is taken in and out, It becomes.

그래서 본 실시형태에 관한 공초점 광학식 검사 장치(100)에서는, 수광측 개구 부재로서 예를 들면 도 8에 도시한 복수의 슬릿이 형성된 슬릿 부재(170)를 마련함으로써 광학계의 전환시 핀홀 부재(130)와의 위치 정밀도를 확보한다. 도 8에 도시한 슬릿 부재(170)는 TDI 카메라(150)의 각 촬상 소자의 배치 위치에 대응하여 복수의 슬릿(172)이 형성되어 있다.Thus, in the confocal optical inspection apparatus 100 according to the present embodiment, by providing the slit member 170 having a plurality of slits shown in Fig. 8 as the light-receiving opening member, the pinhole member 130 ) Is secured. The slit member 170 shown in Fig. 8 has a plurality of slits 172 corresponding to the arrangement positions of the respective imaging elements of the TDI camera 150. As shown in Fig.

각 슬릿(172)은, 주사 방향으로 직교되는 제2 방향(TDI 길이방향)으로 길게 연장되도록 형성되어 있다. 이것은 제2 방향으로 슬릿 부재(170)를 출입하기 위함이며, 출입 방향으로 슬릿 부재(170)를 움직임으로써 제1 방향의 위치 쉬프트보다 출입 방향인 제2 방향의 위치 쉬프트가 쉽게 커진다. 가령, 수광측 개구 부재에 형성하는 개구부를 핀홀 부재(130)와 같은 원형 혹은 정사각형으로 하면, 제1 방향과 제2 방향에서 위치 정밀도는 같은 정도로 요구된다. 그래서 도 8의 슬릿 부재(170)와 같이 출입 방향으로 긴 슬릿(172)을 형성함으로써 출입 방향의 위치 정밀도를 완화한다. 한 방향의 위치 정밀도를 완화할 수 있으면 해당 방향을 가이드로 한 개구 부재의 출입 기구에 의해 쉽게 수광측 개구 부재를 전환할 수 있게 된다.Each of the slits 172 is formed to extend in a second direction (TDI longitudinal direction) orthogonal to the scanning direction. This is for the slit member 170 to move in and out in the second direction. By moving the slit member 170 in the entry / exit direction, the position shift in the second direction, which is the entrance direction, is easier than the position shift in the first direction. For example, if the opening formed in the light-receiving opening member is circular or square like the pinhole member 130, the positional accuracy in the first direction and the second direction is required to be the same. Thus, as in the case of the slit member 170 of FIG. 8, the long slit 172 is formed in the entry / exit direction to reduce the positional accuracy in the entry / exit direction. If the positional accuracy in one direction can be relaxed, the light-receiving-side opening member can be easily switched by the opening / closing mechanism of the opening member having the corresponding direction as a guide.

본 실시형태에 관한 공초점 광학식 검사 장치(100)에서는, 상술한 TDI 화상의 보정 처리로 PSF를 사용하여 광학적 전송로의 왜곡을 제거한 원화상을 취득 가능하다. 따라서 TDI를 이용하여 대상물의 화상을 취득할 경우에는, TDI 길이방향인 제2 방향의 촬상은 적산되므로 제2 방향의 화상은 원리적으로 분리되어 있지 않지만, 슬릿 부재(170)를 마련한 상태에서 PSF를 취득해 둠으로써 제2 방향의 위치 정밀도를 완화시키더라도 상기와 같이 원화상을 취득할 수 있다. 아울러 수광측 개구 부재의 개구부는, 개구부에 위치 쉬프트가 발생한 경우에도 PSF의 확대를 방해하지 않을 정도로 크게 해두는 것이 바람직하다.In the confocal optical inspection apparatus 100 according to the present embodiment, it is possible to obtain an original image from which the distortion of the optical transmission path is removed by using the PSF in the above-described correction process of the TDI image. Therefore, when the image of the object is acquired using the TDI, the image in the second direction, which is the longitudinal direction of the TDI, is integrated, so that the image in the second direction is not separated in principle. However, It is possible to acquire the original image as described above even if the positional accuracy in the second direction is relaxed. It is also preferable that the opening of the light-receiving opening member should be made large enough not to disturb the expansion of the PSF even when positional shift occurs in the opening.

공초점 광학계에서는, 포커스 방향의 분해능이 높고 또 면내 분해능이 높은 것이 통상의 광학계에 비해 유리한 점이다. 따라서 공초점 광학식 검사 장치(100)에는, 도 8에 도시한 슬릿 부재를 수광측 개구 부재로서 마련하는 편이 이러한 분해능을 더욱 높일 수 있다. 한편 포커스 방향의 분해능이 불필요한 경우에는 공초점 광학식 검사 장치(100)에 도 1에 도시한 바와 같이 수광측 개구 부재를 마련하지 않아도 된다. 수광측 개구 부재를 생략해도 상술한 PSF를 이용함으로써 면내 분해능은 확보된다.The confocal optical system has advantages in that the resolution in the focus direction is high and the resolution in the plane is higher than that in a normal optical system. Therefore, the resolution of the confocal optical inspection apparatus 100 can be further increased by providing the slit member shown in Fig. 8 as the light-receiving side aperture member. On the other hand, when the resolution in the focus direction is unnecessary, the confocal optical inspection apparatus 100 need not have the light-receiving-side aperture member as shown in Fig. Even if the light receiving side aperture member is omitted, the in-plane resolution is ensured by using the PSF described above.

이상, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해 상세히 설명하였으나, 본 발명은 상기 예로 한정되지는 않는다. 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 기술적 사상의 범주 내에서 각종 변경예 또는 수정예를 생각해낼 수 있는 것은 분명하며 이들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited thereto. It will be apparent to those skilled in the art that various changes or modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims. .

아울러 상기 실시형태에 관한 공초점 광학식 검사 장치의 정보처리부(160)(특히 보정 처리부(164)의 기능)는, 예를 들면 컴퓨터 등의 정보처리 장치에 내장되는 CPU나 ROM, RAM 등의 하드웨어를 기능시키기 위한 컴퓨터 프로그램에 의해서도 실현 가능하다. 해당 컴퓨터 프로그램은 이것을 기록한 기억매체에 의해서도 제공 가능하다.The information processing unit 160 (particularly, the function of the correction processing unit 164) of the confocal optical inspection apparatus according to the embodiment may be implemented by hardware such as a CPU, a ROM, and a RAM incorporated in an information processing apparatus such as a computer The present invention can also be realized by a computer program for functioning. The computer program can also be provided by the storage medium on which it is recorded.

100　　공초점 광학식 검사 장치 110　　광원
122　　마이크로 렌즈 어레이 124　　대물 렌즈
130　　핀홀 부재 132　　핀홀
140　　빔 스플리터 150　　TDI 카메라
160　　정보처리부 162　　TDI 화상 취득부
164　　보정 처리부 166　　출력부
170　　슬릿 부재 172　　슬릿100 Confocal optical inspection device 110 Light source
122 micro lens array 124 objective lens
130 Pinhole member 132 Pinhole
140 beam splitter 150 TDI camera
160 Information processing unit 162 TDI image acquisition unit
164 correction processing unit 166 output unit
170 Slit member 172 Slit

Claims (8)

대상물의 공초점 화상을 취득하여 상기 대상물을 검사하는 공초점 광학식 검사 장치로서,
조명광을 조사하는 광원;
상기 광원으로부터 출사된 상기 조명광을 복수의 조명광으로 하는, 복수의 개구를 가진 제1 개구 부재;
상기 대상물에서 반사된 상기 각 조명광이 결상되어 화상을 취득하는 촬상부;
미리 측정된 해당 공초점 광학식 검사 장치의 광학계 특성을 나타내는 PSF(Point Spread Function)를 이용하여 상기 촬상부의 TDI(Time Delayed Integration) 동작에 의해 얻어진 TDI 화상으로부터 해당 공초점 광학식 검사 장치의 광학적 전송로 왜곡을 제거한 보정 공초점 화상을 취득하는 정보처리부;
를 구비한 것을 특징으로 하는 공초점 광학식 검사 장치.A confocal optical inspection apparatus for obtaining a confocal image of an object and inspecting the object,
A light source for irradiating illumination light;
A first aperture member having a plurality of apertures, wherein the illumination light emitted from the light source is a plurality of illumination lights;
An imaging unit for imaging the illumination light reflected from the object to acquire an image;
(TDI) image obtained by a TDI (Time Delayed Integration) operation of the image pickup unit using a PSF (Point Spread Function) indicating an optical characteristic of the corresponding confocal optical inspection apparatus measured in advance, An information processing unit for acquiring a corrected confocal image from which the corrected image is removed;
Wherein the confocal optical inspection apparatus comprises: 청구항 1에 있어서, 상기 PSF, 상기 TDI 화상 및 원화상인 상기 대상물의 공초점 화상은 하기 식 1을 충족하고,
상기 정보처리부는, 상기 PSF의 역행렬을 산출함으로써 상기 공초점 화상의 추정 화상인 상기 보정 공초점 화상을 취득하는 것을 특징으로 하는 공초점 광학식 검사 장치.
[수학식 1]
Figure pat00007

여기서, g(x)는 TDI 화상, p(x)는 PSF, f(x)는 공초점 화상이다. 또 x는 TDI 화상의 화소 위치를 나타내고, i는 0~N의 값을 취한다.2. The image processing method according to claim 1, wherein the confocal image of the object, which is the PSF, the TDI image,
Wherein the information processing unit obtains the corrected confocal image which is an estimated image of the confocal image by calculating an inverse matrix of the PSF.
[Equation 1]
Figure pat00007

Here, g (x) is a TDI image, p (x) is a PSF, and f (x) is a confocal image. X represents the pixel position of the TDI image, and i takes a value from 0 to N. [ 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 PSF는, 상기 대상물을 정지시킨 상태에서 상기 대상물을 촬상함으로써 취득되는 것을 특징으로 하는 공초점 광학식 검사 장치.The confocal optical inspection apparatus according to claim 1 or 2, wherein the PSF is acquired by imaging the object while the object is stopped. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 개구 부재의 상기 각 개구는, 상기 대상물의 주사 방향인 제1 방향 및 상기 주사 방향에 대해 직교되는 제2 방향에 대해 각각 소정의 쉬프트 량을 가지고 격자형으로 형성되어 있으며,
상기 개구의 상기 제2 방향에서의 쉬프트 량은 TDI 화상의 화소 사이즈의 정수배인 것을 특징으로 하는 공초점 광학식 검사 장치.The image forming apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein each of the openings of the first opening member has a predetermined shift amount in a first direction which is a scanning direction of the object and a second direction which is orthogonal to the scanning direction And is formed in a lattice shape,
Wherein the amount of shift of the aperture in the second direction is an integral multiple of the pixel size of the TDI image. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 개구 부재의 상기 각 개구는 핀홀인 것을 특징으로 하는 공초점 광학식 검사 장치.The confocal optical inspection apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein each opening of the first opening member is a pin hole. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서, 상기 촬상부에 입사되는 상기 대상물로부터의 반사광을 통과시키는 복수의 개구를 가진 제2 개구 부재를 더 구비하고,
상기 제2 개구 부재의 상기 개구는, 해당 제2 개구 부재가 상기 공초점 광학식 검사 장치로부터 출입되는 출입 방향의 개구 길이가 상기 출입 방향에 직교되는 방향의 개구 길이보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 공초점 광학식 검사 장치.The image pickup apparatus according to any one of claims 1 to 5, further comprising a second opening member having a plurality of openings for allowing reflected light from the object to be incident on the imaging unit to pass therethrough,
Wherein the opening of the second opening member is formed so that the opening length of the opening and closing direction of the second opening member in and out of the confocal optical inspection apparatus is larger than the opening length of the opening in the direction perpendicular to the entering and leaving direction Focus optics. 청구항 6에 있어서, 상기 제2 개구 부재는, 상기 대상물의 주사 방향에 대해 직교되는 상기 제2 방향으로 출입 가능한 것을 특징으로 하는 공초점 광학식 검사 장치.7. The confocal optical inspection apparatus according to claim 6, wherein the second opening member is movable in and out in the second direction orthogonal to the scanning direction of the object. 대상물의 공초점 화상을 취득하여 상기 대상물을 검사하는 공초점 광학식 검사 방법으로서,
공초점 광학식 검사 장치의 광학계 특성을 나타내는 PSF를 취득하는 단계;
상기 PSF를 이용하여 상기 공초점 광학식 검사 장치의 촬상부의 TDI 동작에 의해 얻어진 TDI 화상으로부터 상기 공초점 광학식 검사 장치의 광학적 전송로 왜곡을 제거한 보정 공초점 화상을 취득하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 공초점 광학식 검사 방법.A confocal optical inspection method for inspecting an object by acquiring a confocal image of the object,
Acquiring a PSF indicating an optical system characteristic of the confocal optical inspection apparatus;
Acquiring a corrected confocal image from which the optical transmission path distortion of the confocal optical inspection apparatus is removed from the TDI image obtained by the TDI operation of the imaging unit of the confocal optical inspection apparatus using the PSF;
Wherein the confocal optical inspection method comprises the steps of:
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