JP2001175857A - 参照画像作成方法、パターン検査装置及び参照画像作成プログラムを記録した記録媒体 - Google Patents

参照画像作成方法、パターン検査装置及び参照画像作成プログラムを記録した記録媒体

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JP2001175857A
JP2001175857A JP35727399A JP35727399A JP2001175857A JP 2001175857 A JP2001175857 A JP 2001175857A JP 35727399 A JP35727399 A JP 35727399A JP 35727399 A JP35727399 A JP 35727399A JP 2001175857 A JP2001175857 A JP 2001175857A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 被検査パターンのエッジ位置を高速に検出
し、被検査パターンのパターン幅と参照データのパター
ン修正幅を正確に求める。 【解決手段】 光学的走査部４は被検査パターンをレー
ザービームで走査し、光電画像処理部５は被検査パター
ンの画像を生成する。参照画像生成部３は、レーザービ
ームの強度に相当する光学的点拡がり関数と被測定パタ
ーンの画像との畳み込み演算により、エッジ境界条件を
求め、エッジ位置を検出する。参照画像生成部３は、各
画素内に展開されたパターンに属するサブ画素数に基づ
いて各画素の階調値を算出し、階調値を階調ステップ数
で割った回数値をその画素内に展開されたパターンの幅
として、被測定パターンと参照データのパターン幅を算
出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、パターン検査装置
に関し、特に設計データからＤｉｅ−Ｔｏ−ＤａｔａＢ
ＡＳＥ検査に用いる参照画像を作成する参照画像作成方
法、パターン検査装置及び参照画像作成プログラムを記
録した記録媒体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、フォトマスク、レテイクル、ウ
ェーハー液晶などに形成された半導体集積回路などの微
細パターンが、設計データから作成した理想的なパター
ンの寸法，形状に基づいて正確に描かれているか否か
を、パターン検査装置により検査する必要がある。
【０００３】この種のパターン検査装置では、まず、矩
形または台形の位置座標、および線分長で記述された設
計データを、被検査パターンに相当する「０」，「１」
の２値のビット列として表現し、所定分解能の画素幅に
存在するビット列を積分することにより画素内の濃淡値
を生成する。
【０００４】次に、被検査パターンをレーザービームで
走査し、その透過光を受光素子上に結像させて得たパタ
ーン情報から、あるいは撮像系から得たパターン画像の
エッジプロファイルから、所定の光学的点拡がり関数を
作成し、この関数を用いるとともに、設計データの多階
調データ（多値データ）との畳み込み演算を施すことに
より、参照画像を得る。
【０００５】そして、光学系走査または撮像系入力によ
り得られた被検査パターンの画像に同期して、設計デー
タから得られた参照画像を読み込み、対応する画素位置
で被検査パターンの画像と参照画像の不一致点を検出す
ることによって被検査パターン上の欠陥検出（Ｄｉｅ−
Ｔｏ−ＤａｔａＢＡＳＥ検査）を行っている。
【０００６】被検査パターンの画像には、光学的条件や
製造プロセスの影響などにより、設計理想値に比べて、
線幅の太りや細りなどの寸法誤差が存在し、設計データ
から得られた参照画像との擬似的な誤差に起因して、欠
陥とは判定しない疑似欠陥が生じやすい。
【０００７】したがって、各検査領域での特徴量に応じ
て、適切なエッジ位置検出などの特徴抽出を行い、光学
的点拡がり関数との畳み込み処理を行う前の設計データ
の多階調画像のパターン幅を被検査パターンの画像のエ
ッジ位置に一致するように予め修正しておくことが必要
となる。
【０００８】従来の参照画像作成方法では、参照画像の
パターン幅を修正する場合、被検査パターンの画像に適
切なエッジ検出処理を行い、設計データのパターン修正
幅を２値データ，ビット（画素）単位のままで修正する
ものとなっている。この場合、設計ビットパターンから
変更ビットパターンを作成し、実画像を２値化した被検
査パターンのビットデータとの排他的論理和（ＥＸ−Ｏ
Ｒ）をとることにより、参照画像側のパターンのリサイ
ズを行う。
【０００９】また、エッジ位置検出やコーナー認識など
により設計データから抽出されるエッジやコーナーに対
して、所定のパターンエッジ角度（例えば、０，４５，
９０，１３５度）を有するエッジやコーナーを示すビッ
ト単位の修正テンプレートを用意しておく。
【００１０】そして、そのエッジやコーナーに対応する
実画像に最も近い修正テンプレートを選択して元の設計
データを修正し、修正した設計データを再び多値化して
参照画像を作成し、得られた参照画像と実画像との階調
差を適切な欠陥アルゴリズムのしきい値で、欠陥か否か
を判定することによって、欠陥の検出を行うものとなっ
ている（例えば、特開平４−３５０７７６号公報など参
照）。
【００１１】また、従来、被検査パターンのエッジ位置
を検出する方法としては、画像処理による方法が用いら
れ、この画像処理による方法は、濃度による方法、濃度
の１次微分による方法、濃度の２次微分による方法に大
別される（参考文献：野村由司彦他、”エッジ位置計測
のサブピクセル化と誤差解析”、電子情報通信学会論文
誌 Ｄ−１１ ｖｏｌ．Ｊ７３−Ｄ−１１ Ｎｏ．９
ｐｐ．１４５８−１４６７ １９９０年９月）。
【００１２】濃度による方法は、１次から３次までの濃
度の積率について、原画像に最適当てはめできる仮想エ
ッジパターンを求めて、エッジ位置を検出するものであ
る。濃度の１次微分による方法は、エッジをなす全ての
画素の１次微分の重心をエッジ位置とするもの、ピーク
近傍の連続する３画素の１次微分を放物線に当てはめ、
得られた回帰曲線のピークをエッジ位置とするもの、濃
度の１次微分を正規分布曲線に最小２乗回帰し、回帰曲
線の極値の位置をエッジ位置とするものがある。そし
て、濃度の２次微分による方法は、特殊なフィルタをか
けて２次微分を求め、正負が転移する隣り合う２画素の
２次微分を直線に内挿したときのゼロクロス位置をエッ
ジ位置とするものである。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】フォトマスク等の基材
上に描かれた微細パターンにおいては、パターンエッジ
部における黒画素レベルから白画素レベルへの階調値の
遷移領域が３画素程度しかなく、エッジプロファイルが
きわめて急峻である。このため、従来の画像処理による
エッジ位置検出方法では、画素単位あるいはサブ画素単
位でのエッジ抽出アルゴリズムを用いても高度な計算が
必要になるという問題点があり、さらにサブ画素単位の
エッジ位置の特定に計算時間がかかるという問題点があ
った。
【００１４】また、従来の参照画像作成方法では、装置
系を含めたビームスポット強度に相当する光学的点拡が
り関数とパターンエッジ位置との関係が明らかではな
く、光学系によるエッジ計測位置と画像処理によるエッ
ジ抽出位置が一致しないため、被検査パターンのパター
ン幅と参照データのパターン修正幅とを正確に求めるこ
とができないという問題点があった。
【００１５】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、被検査パターンのエッジ位置をサブ画素単
位で従来よりも高速に検出することができる参照画像作
成方法、パターン検査装置及び参照画像作成プログラム
を記録した記録媒体を提供することを目的とする。ま
た、本発明は、被検査パターンのパターン幅と参照デー
タのパターン修正幅を正確に求めることができ、被検査
パターンの画像に極めて近い参照画像を得ることができ
る参照画像作成方法、パターン検査装置及び参照画像作
成プログラムを記録した記録媒体を提供することを目的
とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明の参照画像作成方
法は、設計データに基づいて基材上に形成された被検査
パターンをレーザービームで走査し、基材を通過して得
られる透過光を受光素子によって受光して、この受光素
子で得られたパターン情報から被検査パターンの画像を
生成し、この画像と設計データを画像化して得られる参
照データの位置が一致するように参照データを修正して
参照画像を生成し、被測定パターンの画像と参照画像と
を比較して被検査パターンの欠陥を検出するパターン検
査装置において、レーザービームの強度に相当する光学
的点拡がり関数と被測定パターンの画像との畳み込み演
算により、パターンエッジ位置に対応する階調値を示す
エッジ境界条件を求め、このエッジ境界条件に基づいて
被測定パターンのエッジ位置をサブ画素の単位で検出す
るようにしたものである。このように、本発明の参照画
像作成方法では、レーザービームの強度に相当する光学
的点拡がり関数と被測定パターンの画像との畳み込み演
算により、エッジ境界条件を求める。そして、パターン
エッジの探索時、このエッジ境界条件を用いることによ
り、被測定パターンのエッジ位置をサブ画素の単位で検
出することができる。
【００１７】また、本発明の参照画像作成方法は、設計
データに基づいて基材上に形成された被検査パターンを
レーザービームで走査し、基材を通過して得られる透過
光を受光素子によって受光して、この受光素子で得られ
たパターン情報から被検査パターンの画像を生成し、こ
の画像と設計データを画像化して得られる参照データの
位置が一致するように参照データを修正して参照画像を
生成し、被測定パターンの画像と参照画像とを比較して
被検査パターンの欠陥を検出するパターン検査装置にお
いて、画素をマトリクス状に分割するサブ画素を各画素
毎に設け、各画素内に展開されたパターンに属するサブ
画素数に基づいて各画素の階調値を算出し、この階調値
を階調ステップ数で割った回数値をその画素内に展開さ
れたパターンの幅とすることにより、被測定パターンの
パターン幅とこれに対応する位置の参照データのパター
ン幅をそれぞれ算出するようにしたものである。このよ
うに、本発明の参照画像作成方法では、各画素内に展開
されたパターンに属するサブ画素数に基づいて各画素の
階調値を算出する。そして、パターン幅の算出時、前記
階調値を階調ステップ数で割った回数値をその画素内に
展開されたパターンの幅とすることにより、被測定パタ
ーンのパターン幅とこれに対応する位置の参照データの
パターン幅をサブ画素単位の精度で算出する。また、本
発明の参照画像作成方法の１構成例は、被測定パターン
に属するサブ画素数から各画素の階調値を算出し、この
階調値を階調ステップ数で割った回数値をその画素内に
展開された被測定パターンのパターン幅として、被測定
パターンのパターン幅を算出すると共に、参照データの
パターンに属するサブ画素数から各画素の階調値を算出
し、この階調値を階調ステップ数で割った回数値をその
画素内に展開された参照データのパターン幅として、参
照データのパターン幅を算出し、被測定パターンのパタ
ーン幅と参照データのパターン幅との差から参照データ
のパターン修正幅を算出するようにしたものである。こ
のように、本発明の参照画像作成方法では、被測定パタ
ーンのパターン幅と参照データのパターン幅をそれぞれ
算出した後、被測定パターンのパターン幅と参照データ
のパターン幅との差から参照データのパターン修正幅
（リサイズ幅）を算出する。
【００１８】また、本発明のパターン検査装置は、設計
データに基づいて基材上に形成された被検査パターンを
レーザービームで走査し、基材を通過して得られる透過
光を受光素子によって受光する走査手段（４）と、走査
手段の受光素子で得られたパターン情報から被検査パタ
ーンの画像を生成する光電画像処理手段（５）と、被検
査パターンの画像と設計データを画像化して得られる参
照データの位置が一致するように参照データを修正して
参照画像を生成する参照画像生成手段（３）と、被測定
パターンの画像と参照画像とを比較して被検査パターン
の欠陥を検出する比較手段（７）とを備え、レーザービ
ームの強度に相当する光学的点拡がり関数と被測定パタ
ーンの画像との畳み込み演算により、パターンエッジ位
置に対応する階調値を示すエッジ境界条件を求め、この
エッジ境界条件に基づいて被測定パターンのエッジ位置
をサブ画素の単位で検出するエッジ位置検出手段（３）
を有するものである。本発明のパターン検査装置におい
て、走査手段は、被検査パターンをレーザービームで走
査して、基材を通過して得られる透過光を受光し、光電
画像処理手段は、走査手段の受光素子で得られたパター
ン情報から被検査パターンの画像を生成する。参照画像
生成手段は、被検査パターンの画像と設計データを画像
化して得られる参照データの位置が一致するように参照
データを修正して参照画像を生成し、比較手段は、被測
定パターンの画像と参照画像とを比較して被検査パター
ンの欠陥を検出する。そして、エッジ位置検出手段は、
レーザービームの強度に相当する光学的点拡がり関数と
被測定パターンの画像との畳み込み演算により、エッジ
境界条件を求める。さらに、エッジ位置検出手段は、パ
ターンエッジの探索時、エッジ境界条件を用いることに
より、被測定パターンのエッジ位置をサブ画素の単位で
検出する。
【００１９】また、本発明のパターン検査装置は、設計
データに基づいて基材上に形成された被検査パターンを
レーザービームで走査し、基材を通過して得られる透過
光を受光素子によって受光する走査手段（４）と、走査
手段の受光素子で得られたパターン情報から被検査パタ
ーンの画像を生成する光電画像処理手段（５）と、被検
査パターンの画像と設計データを画像化して得られる参
照データの位置が一致するように参照データを修正して
参照画像を生成する参照画像生成手段（３）と、被測定
パターンの画像と参照画像とを比較して被検査パターン
の欠陥を検出する比較手段（７）とを備え、画素をマト
リクス状に分割するサブ画素を各画素毎に設け、各画素
内に展開されたパターンに属するサブ画素数に基づいて
各画素の階調値を算出し、この階調値を階調ステップ数
で割った回数値をその画素内に展開されたパターンの幅
とすることにより、被測定パターンのパターン幅とこれ
に対応する位置の参照データのパターン幅をそれぞれ算
出するパターン幅算出手段（３）を有するものである。
このように、パターン幅算出手段は、各画素内に展開さ
れたパターンに属するサブ画素数に基づいて各画素の階
調値を算出する。そして、パターン幅算出手段は、パタ
ーン幅の算出時、前記階調値を階調ステップ数で割った
回数値をその画素内に展開されたパターンの幅とするこ
とにより、被測定パターンのパターン幅とこれに対応す
る位置の参照データのパターン幅をサブ画素単位の精度
で算出する。また、本発明のパターン検査装置の１構成
例として、パターン幅算出手段は、被測定パターンに属
するサブ画素数から各画素の階調値を算出し、この階調
値を階調ステップ数で割った回数値をその画素内に展開
された被測定パターンのパターン幅として、被測定パタ
ーンのパターン幅を算出すると共に、参照データのパタ
ーンに属するサブ画素数から各画素の階調値を算出し、
この階調値を階調ステップ数で割った回数値をその画素
内に展開された参照データのパターン幅として、参照デ
ータのパターン幅を算出し、被測定パターンのパターン
幅と参照データのパターン幅との差から参照データのパ
ターン修正幅を算出するものである。このように、パタ
ーン幅算出手段は、被測定パターンのパターン幅と参照
データのパターン幅をそれぞれ算出した後、被測定パタ
ーンのパターン幅と参照データのパターン幅との差から
参照データのパターン修正幅（リサイズ幅）を算出す
る。
【００２０】また、本発明の参照画像作成プログラムを
記録した記録媒体は、設計データに基づいて基材上に形
成された被検査パターンをレーザービームで走査し、基
材を通過して得られる透過光を受光素子によって受光し
て、この受光素子で得られたパターン情報から被検査パ
ターンの画像を生成し、この画像と設計データを画像化
して得られる参照データの位置が一致するように参照デ
ータを修正して参照画像を生成し、被測定パターンの画
像と参照画像とを比較して被検査パターンの欠陥を検出
する手順をコンピュータに実行させるための参照画像作
成プログラムを記録し、レーザービームの強度に相当す
る光学的点拡がり関数と被測定パターンの画像との畳み
込み演算により、パターンエッジ位置に対応する階調値
を示すエッジ境界条件を求め、このエッジ境界条件に基
づいて被測定パターンのエッジ位置をサブ画素の単位で
検出する手順をコンピュータに実行させるための参照画
像作成プログラムを記録するものである。
【００２１】また、本発明の参照画像作成プログラムを
記録した記録媒体は、設計データに基づいて基材上に形
成された被検査パターンをレーザービームで走査し、基
材を通過して得られる透過光を受光素子によって受光し
て、この受光素子で得られたパターン情報から被検査パ
ターンの画像を生成し、この画像と設計データを画像化
して得られる参照データの位置が一致するように参照デ
ータを修正して参照画像を生成し、被測定パターンの画
像と参照画像とを比較して被検査パターンの欠陥を検出
する手順をコンピュータに実行させるための参照画像作
成プログラムを記録し、画素をマトリクス状に分割する
サブ画素を各画素毎に設け、各画素内に展開されたパタ
ーンに属するサブ画素数に基づいて各画素の階調値を算
出し、この階調値を階調ステップ数で割った回数値をそ
の画素内に展開されたパターンの幅とすることにより、
被測定パターンのパターン幅とこれに対応する位置の参
照データのパターン幅をそれぞれ算出する手順をコンピ
ュータに実行させるための参照画像作成プログラムを記
録するものである。また、本発明の参照画像作成プログ
ラムを記録した記録媒体の１構成例として、被測定パタ
ーンに属するサブ画素数から各画素の階調値を算出し、
この階調値を階調ステップ数で割った回数値をその画素
内に展開された被測定パターンのパターン幅として、被
測定パターンのパターン幅を算出すると共に、参照デー
タのパターンに属するサブ画素数から各画素の階調値を
算出し、この階調値を階調ステップ数で割った回数値を
その画素内に展開された参照データのパターン幅とし
て、参照データのパターン幅を算出し、被測定パターン
のパターン幅と参照データのパターン幅との差から参照
データのパターン修正幅を算出する手順をコンピュータ
に実行させるための参照画像作成プログラムを記録する
ものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】［実施の形態の１］次に、本発明
の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の第１の実施の形態となるパターン検査装
置のブロック図、図２は図１のパターン検査装置の動作
を示すフローチャート図である。フォトマスク、レテイ
クル、ウェーハー液晶などに形成された半導体集積回路
などの微細パターンが、設計データから作成した理想的
なパターンの寸法，形状に基づいて正確に描かれている
か否かを、パターン検査装置により検査する必要があ
る。
【００２３】この種のパターン検査装置では、まず、矩
形または台形の位置座標、および線分長で記述された設
計データを、被検査パターンに相当する「０」，「１」
の２値のビット列として表現し、所定分解能の画素幅に
存在するビット列を積分することにより画素内の濃淡値
を生成する。
【００２４】次に、被検査パターンをレーザービームで
走査し、その透過光を受光素子上に結像させて得たパタ
ーン情報から、あるいは撮像系から得たパターン画像の
エッジプロファイルから、所定の光学的点拡がり関数を
作成し、この関数を用いるとともに、設計データの多階
調データ（多値データ）との畳み込み演算を施すことに
より、参照画像を得る。
【００２５】そして、光学系走査または撮像系入力によ
り得られた被検査パターンの画像に同期して、設計デー
タから得られた参照画像を読み込み、対応する画素位置
で被検査パターンの画像と参照画像の不一致点を検出す
ることによって被検査パターン上の欠陥検出（Ｄｉｅ−
Ｔｏ−ＤａｔａＢＡＳＥ検査）を行っている。
【００２６】被検査パターンの画像には、光学的条件や
製造プロセスの影響などにより、設計理想値に比べて、
線幅の太りや細りなどの寸法誤差が存在し、設計データ
から得られた参照画像との擬似的な誤差に起因して、欠
陥とは判定しない疑似欠陥が生じやすい。
【００２７】したがって、各検査領域での特徴量に応じ
て、適切なエッジ位置検出などの特徴抽出を行い、光学
的点拡がり関数との畳み込み処理を行う前の設計データ
の多階調画像のパターン幅を被検査パターンの画像のエ
ッジ位置に一致するように予め修正しておくことが必要
となる。
【００２８】本実施の形態のパターン検査装置は、検査
を行う配線パターンすなわち被検査パターンをレーザー
ビームでスキャンすることにより走査信号１４を出力す
る光学的走査部４と、この走査信号１４を多値階調の実
画像１５として変換出力する光電画像処理部５とを有し
ている。
【００２９】また、パターン検査装置は、被検査パター
ンの図形寸法が定義された、ＭＥＢＥＳ（Ｍａｎｕｆａ
ｃｔｕａｒｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂｅａｍ Ｅｘ
ｐｏｓｕｒｅ Ｓｙｓｔｅｍ）などのフォーマットで記
述されている設計データ１１を入力する設計データ入力
部１と、この設計データ１１を配線パターンに展開して
多階調の参照データ１２を作成する設計データ展開部２
と、この参照データ１２の各配線パターンを実画像１５
に近付けるための補正を行うことにより参照画像１３を
作成する参照画像生成部３と、光電画像処理部５で得ら
れた実画像１５と参照画像生成部３で得られた参照画像
１３とを格納するための画像メモリ６と、光学的走査に
より得られた被検査パターンの実画像１５と設計データ
１１から作成された参照画像１３とを比較することによ
り被検査パターンの検査を行うデータ比較部７とを有し
ている。参照データ１２、参照画像１３及び実画像１５
は、Ｘ方向（横方向）が５１２画素、Ｙ方向（縦方向）
が５１２画素の１フレーム分の階調値を各画素毎に２５
６階調で示したデータである。
【００３０】そして、参照画像生成部３は、実画像（被
測定パターンの画像）１５のエッジ位置をサブ画素の単
位で検出するエッジ位置検出手段と、実画像１５のパタ
ーン幅とこれに対応する位置の参照データ１２のパター
ン幅をそれぞれ算出するパターン幅算出手段とを構成し
ている。
【００３１】次に、図を参照して、本発明の動作につい
て説明する。まず、設計データのデータ構造について説
明する。設計データ入力部１には、ＭＥＢＥＳなどのフ
ォーマットで記述された設計データ１１が入力される
（図２ステップ１０１）。
【００３２】続いて、設計データ展開部２は、設計デー
タ入力部１から入力された設計データ１１を、実画像１
５のパターン座標のアドレスに対応して格子状に配置さ
れた各画素上に、配線パターン２１として展開する（図
２ステップ１０２）。
【００３３】図３は、展開された配線パターン２１の一
部を示す説明図である。図３において、格子状に配置さ
れた各画素は、設計データ展開部２における展開分解能
に相当する。図３の例の場合、配線パターン２１のエッ
ジ２２は画素の切れ目になく、例えば画素２３上では、
Ｘ方向（横方向）に３：１の比率位置に展開され、Ｙ方
向（縦方向）に１：１の比率位置に展開されていること
を示している。
【００３４】各画素には、多値階調の階調値（濃淡値）
を検査分解能より細かな分解能で算出するために、複数
のサブ画素が設けられている。このサブ画素の数によ
り、各画素における階調値の精度が決定される。
【００３５】例えば、最大階調値を２５５、最小階調値
を０、階調増分値（以下、階調ステップ数と呼ぶ）を１
としてデータを展開する場合には、１画素が１６×１６
個のサブ画素で構成される。そして、各サブ画素は、
「０」または「１」の何れかの値をとる。
【００３６】図４は、図３の画素２３の拡大図である。
図４に示す例では、画素２３内の１６×１６個のサブ画
素のうち、８×１２個のサブ画素上に配線パターン２１
が存在している。
【００３７】ここで、配線パターン２１に属するサブ画
素を「１」で表し、配線パターン２１に属さないサブ画
素を「０」で表した場合、各画素の階調値は、その画素
内でパターン２１に属するサブ画素の数、すなわち
「１」の数となる。
【００３８】したがって、配線パターン２１に属さない
画素の階調値は最小階調値ＭＩＮ＝０となり、配線パタ
ーン２１に属する画素のうちパターンエッジ以外の位置
の画素の階調値は最大階調値ＭＡＸ＝２５５となる。ま
た、配線パターン２１に部分的に属するパターンエッジ
位置の画素、例えば画素２３の階調値は、８×１２＝９
６となる。
【００３９】このようにして、画素内のビット列の面積
を積分することにより、図５に示すように、展開された
配線パターン２１の階調値を、各画素すなわち実画像１
５のパターン座標のアドレスごとに算出できる。
【００４０】設計データ展開部２は、設計データ１１に
基づいて各画素上に配線パターン２１を展開した後（図
２ステップ１０２）、各画素ごとにビット積分して階調
ステップ数の倍数となる階調値を上記のように算出し、
これを実画像１５に対応する参照データ１２として出力
する（図２ステップ１０３）。なお、本実施の形態で
は、設計データ展開部２で設計データ１１を展開してい
るが、設計データ入力部１に設計データ１１を直接入力
するのではなく、設計データ１１をメモリ展開に最適な
中間ファイルに予め変換しておき、この中間ファイルを
設計データ１１を入力して、中間ファイルを設計データ
展開部２で展開するようにしてもよい。
【００４１】次に、参照データ１２のパターン幅の算出
方法について説明する。この参照データ１２のパターン
幅の算出は、参照画像生成部３によって行われる（図２
ステップ１０４）。まず、設計データ１１の構造をもと
に、参照データ１２の画素幅Ｎstepを以下のように定義
する。 画素幅Ｎstep＝白画素の最大階調値ＭＡＸ／階調ステップ数 ・・・（１）
【００４２】式（１）の定義に従うと、画素幅Ｎstepは
階調ステップ数の正数倍であり、階調ステップ数は最大
階調値ＭＡＸの公約数であることが必要条件である。階
調ステップ数を１としたとき、前述のように、配線パタ
ーン２１に属する画素のうちパターンエッジ以外の位置
の画素の階調値は最大階調値ＭＡＸ＝２５５である。よ
って、この画素内に存在するパターン２１の左右方向の
幅は、画素幅Ｎstepとなり、階調ステップ数を１とした
とき、階調値２５５と等しくなる。
【００４３】また、図３において、配線パターン２１の
パターンエッジ２２が内在する画素２４の階調値は、１
２×１６＝１９２である。よって、パターンエッジ２２
から画素２４の左端のエッジまでの距離は、式（１）の
定義に基づくと、階調ステップ数を１としたとき、（１
２×１６）／１＝１９２となる。
【００４４】式（１）の定義は、左右方向だけでなく、
上下方向にも同様に適用でき、階調ステップ数が１の場
合は、常に階調値に等しくなり、計算誤差がもっとも少
ない場合となる。例えば、図６に示すような参照データ
（配線パターン２１）のパターン幅は、左右のパターン
エッジ間の距離であるから、以下のように定義できる。
【００４５】 参照データのパターン幅 ＝｛（左端のパターンエッジ位置の画素の階調値／階調ステップ数） ＋（右端のパターンエッジ位置の画素の階調値／階調ステップ数） ＋左右のパターンエッジ間の完全画素の数×Ｎstep｝ ・・・（２）
【００４６】式（２）において、完全画素とは、パター
ン２１に属する画素のうちパターンエッジ位置の画素を
除く画素を意味する。このように、画素をマトリクス状
に分割するサブ画素を各画素毎に設け、各画素内に展開
されたパターンに属するサブ画素数に基づいて各画素の
階調値を算出し、この階調値を階調ステップ数で割った
回数値をその画素内に展開されたパターンの幅とし、各
画素内に展開されたパターンの幅を合計することによ
り、参照データ１２のパターン幅を算出することができ
る。
【００４７】次に、光学的走査部４は、フォトマスク等
の光透過性の基材上に形成された被検査パターンを所定
波長のレーザービームで走査して、前記基材を透過して
得られた透過光を対物レンズで受光素子上に結像させ、
この受光素子で得られた被検査パターンの像を走査信号
１４として出力する（図２ステップ１０５）。
【００４８】続いて、光電画像処理部５は、後述のよう
に、走査信号１４として出力された被検査パターンの画
像と光学的点拡がり関数との畳み込み演算を施すことに
より、多値階調の実画像１５を得る（図２ステップ１０
６）。この実画像１５は画像メモリ６に格納される。
【００４９】次に、画像メモリ６に格納された実画像１
５のパターン幅の算出方法について説明する。実画像１
５においても、階調値と画素幅の定義は参照データ１２
の場合と同様である。実画像１５のパターン幅の算出
は、エッジ存在しきい値（エッジ境界条件）の計算、パ
ターンエッジ位置探索、パターン幅計算の各過程によっ
て実現され、図１の参照画像生成部３によって実行され
る。
【００５０】一般的に、画像処理におけるエッジ位置検
出では、ゾーベルフィルタ等のオペレータマスク中心と
隣接画素間の濃度勾配の最大値集合、あるいはゼロクロ
ス等の２次微分値が０となる画素アドレス集合として画
素単位でエッジ位置を抽出する。しかしながら、ディジ
タル化された観測画像のエッジ位置は常に画素の切れ目
に存在するとは限らない。特に、レチクル検査装置で検
査対象としている２５６Ｍ，１ＧＤＲＡＭマスクの微小
パターンの測定では、パターンエッジ位置を１画素以下
の精度で検出する必要があるので、従来の画素単位での
エッジ位置検出方法では、パターン幅を精度良く求める
には限界がある。
【００５１】そこで、本発明では、ビームスキャンに相
当するマスクオペレータ内の光量変動値からパターンエ
ッジ位置を検出する。パターンエッジ抽出に必要なレー
ザービーム径が十分小さく、スキャン画像内でのシェー
ディング誤差（光量変動値の誤差）が小さい場合、パタ
ーンエッジ位置はサブ画素単位の精度で求めることがで
きる。
【００５２】図７はエッジ存在しきい値の算出方法を示
す説明図である。図７（ａ）はマスクオペレータの中心
がフォトマスク等の基材上に形成された被検査パターン
にかかる直前の状態を示し、図７（ｂ）はマスクオペレ
ータの中心が被検査パターンのエッジ位置上にあるとき
の状態を示し、図７（ｃ）はマスクオペレータの中心が
被検査パターンのエッジ位置の限界の位置にあるときの
状態を示している。７×７の単位格子からなるマスクオ
ペレータは、ビームスキャン位置を示すと共に、光学的
点拡がり関数と被検査パターンの画像との畳み込み演算
を行う位置を示す。
【００５３】ここで、画像メモリ６に格納された実画像
１５の定式化について説明する。実画像１５の階調値
は、装置系の光学的点拡がり関数ω[k][j]とフォトマス
ク等の基材上に形成された被検査パターンの画像Ｉ
[x][y]との畳み込み関数として表され、フレーム内アド
レス（Ｘ，Ｙ）の位置における実画像１５の階調値Ｌ
（Ｘ，Ｙ）は、図７（ｃ）の場合では、以下のように表
現される。
【００５４】
【数１】
【００５５】光学的点拡がり関数ω[k][j]（ただし、−
３≦ｋ≦３、−３≦ｊ≦３）は、画像のぼけを表すコン
ボリューションフィルタの係数値であり、光学的には、
前記マスクオペレータ内におけるレーザービームの強度
（透過光量）をマスクオペレータの単位格子毎に表すも
のである。
【００５６】エッチングが良好な場合、フォトマスク等
の基材上に形成された被検査パターンは、２値画像に限
りなく近い多値画像であると考えて良い。したがって、
ここでは説明を簡単にするために、基材上の無限長の被
検査パターンが画素の切れ目に存在し、レーザービーム
の位置が図７（ｃ）にある場合を考える。実画像１５の
黒画素（被検査パターンに属さない画素）の階調値をｄ
＿min 、白画素（被検査パターンに属する画素）の階調
値をｄ＿max とし、式（３）を変形すると次式のように
なる。
【００５７】
【数２】
【００５８】式（４）の右辺第１項は黒画素領域の階調
値を示し、右辺第２項は白画素領域の階調値を示す。７
×７の全ての光学的点拡がり関数ω[k][j]を合計した総
和である全光量値は１に正規化されているので、白画素
領域に属する光学的点拡がり関数ω[k][j]と黒画素領域
に属する光学的点拡がり関数ω[k][j]とを足した和は、
次式のように表される。
【００５９】
【数３】
【００６０】式（５）において、ω∈ｗｈｉｔｅは直上
の項が白画素領域に属する光学的点拡がり関数ω[k][j]
の和であることを示し、ω∈ｂｌａｃｋは直上の項が黒
画素領域に属する光学的点拡がり関数ω[k][j]の和であ
ることを示し、ω∈ａｌｌは直上の項が全光量値である
ことを示している。式（５）より次式が得られる。
【００６１】
【数４】
【００６２】現実のレーザービームスポットは非対称な
形状であるが、これを真円に換算したとき、各単位格子
ごとの光学的点拡がり関数ω[k][j]は、光量値Ｗ[k][j]
に換算される。この光量値Ｗ[k][j]と式（５）、式
（６）より次式を導くことができる。
【００６３】
【数５】
【００６４】式（７）において、Ｗ∈ｗｈｉｔｅは直上
の項が白画素領域に属する光量値Ｗ [k][j]の和であるこ
とを示し、Ｗ∈ａｌｌは直上の項が７×７の全ての光量
値Ｗ [k][j]を合計した総和である全光量値であることを
示している。式（７）は、ビーム移動に伴って変化す
る、全光量値に対する白画素領域にかかる光量値の比
が、エッジプロファイルの傾きを制御していることを示
している。
【００６５】７×７の光量値テーブルの各要素は、格子
分割したときの各単位格子内に占めるビーム形状の面積
比（図８）であるから、各単位格子における光量値Ｗ
[k][j]とこの単位格子内におけるレーザービームスポッ
トの面積（以下、単位格子内占有面積と呼ぶ）Ｓ[k][j]
との関係は、次式のように得られる。
【００６６】
【数６】
【００６７】なお、レーザービームの単位格子内占有面
積Ｓ[k][j]は、ビームスポットを真円に換算したときの
ものである。この単位格子内占有面積Ｓ[k][j]により、
光学的点拡がり関数ω[k][j]は、次式のように表すこと
ができる。
【００６８】
【数７】
【００６９】式（９）において、Ｓ∈ｗｈｉｔｅは直上
の項が白画素領域に属する単位格子内占有面積Ｓ[k][j]
の和であることを示し、Ｓ∈ａｌｌは直上の項が全ての
単位格子内占有面積Ｓ[k][j]を合計した総和である全ビ
ームスポット面積であることを示している。式（７）、
式（９）より、実画像１５の階調値Ｌ（Ｘ，Ｙ）を、次
式のように導くことができる。
【００７０】
【数８】
【００７１】式（１０）は、レーザービーム位置での階
調値を、ビームスポットが占有する面積とビームスポッ
トがフォトマスク上の被検査パターンと重なる領域の面
積とから容易に求められることを示している。これは、
レーザービームが非対称、任意形状であっても、レーザ
ービーム強度、黒画素の階調値、白画素の階調値が予め
求まっていれば、フォトマスク上の被検査パターンの局
所的な濃度変化に依存せずにエッジプロファイル上の階
調値を決定できることを意味する。
【００７２】回折の影響が無視できる場合、フォトマス
ク等の基材上のパターンエッジ位置は透過光量値が５０
％減となる点であるから、レーザービームが遮光領域
（被検査パターン）と重なる部分の光量値（ビームスポ
ット面積）の和と全光量値（全ビームスポット面積）と
の比が１／２となる位置をパターンエッジ位置と定義す
る（図７（ｂ））。
【００７３】７×７の光量値テーブルは、常に半径Ｒの
真円の単位格子占有面積比に換算されるため、１画素幅
に対応する格子区間内の任意の位置のパターンと重なり
合うビーム占有面積は解析的に求めることができる。し
たがって、適切な座標系を設定し、積分の区分値を画素
分解能以下にとれば、サブ画素単位でのエッジ位置は容
易に求められる。
【００７４】次に、参照画像生成部３は、パターンエッ
ジ位置に対応する階調値であるエッジ存在しきい値を算
出する（図２ステップ１０７）。観測画像は電子ビーム
描画や化学的プロセス等により階調値の変調を受け、さ
らに光学系、検出系での形状変化、階調値の変化を受け
る。したがって、ここで定義される実画像１５は、７×
７の光学的点拡がり関数と被検査パターンの画像（５１
２×５１２画素）との畳み込み演算がなされた処理画像
であるものとする。
【００７５】エッジ存在しきい値の算出は、以下の手順
で実施される。まず、図７（ａ）のようにマスクオペレ
ータの中心がフォトマスク等の基材上に形成された被検
査パターンにかかる直前の光量値合計値をＷLeft-Low、
図７（ｂ）のようにマスクオペレータの中心が被検査パ
ターンのエッジ位置上にあるときの光量値合計値をＷOn
-Edge 、図７（ｃ）のようにマスクオペレータの中心が
被検査パターンのエッジ位置の限界の位置にあるときの
光量値合計値をＷLeft-Highとする。
【００７６】レーザービームスポット径が充分小さい場
合、１画素幅内での光強度分布の増減率は画素内位置に
対して線形な関係にあるので、図７（ａ）の状態におい
てマスクオペレータ中心の階調値となる畳み込み演算値
ＰLeft-Lowは、式（９）より次式で与えられる。
【００７７】
【数９】
【００７８】式（１１）において、Ｗallはビームスポ
ットにかかる被検査パターンが存在せず、透過光率が１
００％の場合の全光量値である。同様に、マスクオペレ
ータ中心がパターンエッジ位置上にある図７（ｂ）の状
態において、マスクオペレータ中心の階調値となる畳み
込み演算値ＰOn-Edge は次式で与えられる。
【００７９】
【数１０】
【００８０】ただし、パターンエッジ位置は、透過光率
が５０％の位置であるから、次式の関係がある。
【００８１】
【数１１】
【００８２】パターンエッジが存在し、かつビームスポ
ットと被検査パターンとが最大の重なり範囲となる図７
（ｃ）の状態における畳み込み演算値ＰＬeft-Highは次
式より導くことができる。
【００８３】
【数１２】
【００８４】したがって、パターンエッジが１画素幅以
下のサブ画素位置に存在するための条件は、次式とな
り、エッジ存在しきい値として参照画像生成部３のメモ
リ内に記憶される。こうして、エッジ存在しきい値ＰLe
ft-Low，ＰOn-Edge ，ＰＬeft-Highの算出が終了する。
【００８５】
【数１３】
【００８６】次に、参照画像生成部３は、このエッジ存
在しきい値ＰLeft-Low，ＰOn-Edge，ＰＬeft-Highに基
づいて、左右のパターンエッジ位置を探索する（図２ス
テップ１０８）。まず、左方向のパターンエッジ探索に
ついて説明する。図９、図１０は、実画像１５における
パターンエッジ探索方法を示す説明図である。図９は、
実画像１５として画像メモリ６に格納された実パターン
３１の１例を示し、図１０は、実パターン３１の左パタ
ーンエッジ付近のエッジプロファイルを示している。
【００８７】図９において、１フレーム分の実画像１５
上の任意の位置の座標を（Ｘ，Ｙ）、その位置での実パ
ターン３１の階調値をＬ（Ｘ，Ｙ）とする。本実施の形
態において、左方向のパターンエッジ探索は、まず画素
単位で行う。
【００８８】この画素単位のパターンエッジ探索は、設
計データのパターン幅の測定開始位置に対応する、実パ
ターン３１上の白画素領域内の探索開始点３２からＸ軸
と平行に左方向に移動しながら行われる。このとき、探
索開始点３２の座標を（ＸS，ｃｏｎｓｔ）とする。
【００８９】実画像１５には、ショットノイズ、撮像系
の影響、パターンエッジの製造上の理由により階調値の
ばらつきが存在する。この階調値のばらつきの影響を除
くため、探索点（Ｘ座標の初期値はＸS 、Ｙ座標はｃｏ
ｎｓｔ）を中心として、探索方向と垂直な方向（Ｙ方
向）に所定の幅を有する仮想スリット３３を想定し、こ
の仮想スリット３３の範囲を探索点座標（Ｘ，ｃｏｎｓ
ｔ）におけるパターンエッジ探索範囲とする。
【００９０】仮想スリット３３の幅は任意の大きさでよ
いが、図９の例では仮想スリット３３の幅を７画素幅と
している。探索点座標（Ｘ，ｃｏｎｓｔ）における階調
値Ｌ（Ｘ，ｃｏｎｓｔ）は、仮想スリット３３を構成す
る複数画素のうち、階調値が最大の画素と最小の画素を
除いた、残りの画素の階調値平均値である。
【００９１】つまり、図９の例の場合、探索点座標
（Ｘ，ｃｏｎｓｔ）における階調値Ｌ（Ｘ，ｃｏｎｓ
ｔ）は、次式で与えられる。
【００９２】
【数１４】
【００９３】そして、左側のパターンエッジが存在する
画素では、次式が成立する。
【００９４】
【数１５】
【００９５】また、前述の完全画素においては、Ｌ
（Ｘ，ｃｏｎｓｔ）≧ＰLeft-High が成立する。したが
って、参照画像生成部３は、仮想スリット３３を左方向
に画素単位で移動させながら、階調値Ｌ（Ｘ，ｃｏｎｓ
ｔ）を求めて探索点の画素が完全画素か否かを判断する
ことを画素単位で繰り返す。そして、参照画像生成部３
は、探索開始点３２からの画素単位の進み回数、すなわ
ち左パターンエッジ位置の直前までの完全画素数をカウ
ントする。
【００９６】レーザービームスポット径が充分小さく、
フォトマスク上に形成された被検査パターンのエッチン
グが良好な場合には、パターンエッジ位置は±１画素の
範囲に収まる。よって、Ｌ（Ｘ，ｃｏｎｓｔ）＜ＰLeft
-High が初めて成立したとき、仮想スリット３３の中心
の探索点は、左パターンエッジを含む画素位置に到達し
たと判断することができる。
【００９７】このとき、左パターンエッジを含む画素の
座標を（ＸL ，ｃｏｎｓｔ）とすると、この画素と探索
開始点３２の画素との間のアドレス間距離Ｄ1 は、完全
画素領域に常に一致する。図９に示す左パターンエッジ
を含む画素のＸ座標ＸL は、ＸS −Ｄ1 となるので、探
索開始点３２から左パターンエッジ位置直前までの完全
画素領域のパターン長さＮL-Completeは、次式によって
得られる。
【００９８】
【数１６】
【００９９】次に、参照画像生成部３は、サブ画素単位
のパターンエッジ探索を行う。分解能が充分小さい場
合、１画素以内の光量値積分値は図１０に示すように線
形に遷移するので、左パターンエッジを含む画素とこの
画素に隣接する完全画素との境界から左パターンエッジ
までのサブ画素単位の距離ＮＬeft-Sub は、次式のよう
に記述できる。
【０１００】
【数１７】
【０１０１】したがって、探索開始点３２から左パター
ンエッジまでの距離ＬＥＮＧＴＨS-L は、式（１８）、
式（１９）より次式のように得られる。
【０１０２】
【数１８】
【０１０３】次に、参照画像生成部３は、上記左方向と
同様に仮想スリット３３を用いて、探索開始点３２から
右方向に向かって右パターンエッジ探索を画素単位で行
う。ここで、右パターンエッジが存在する画素では、次
式が成立する。
【０１０４】
【数１９】
【０１０５】式（２１）において、ＰRight-Lowはマス
クオペレータ中心が被検査パターンにかかる直前の位置
にあるときのマスクオペレータ中心の階調値となる畳み
込み演算値、ＰRight-Highはマスクオペレータ中心がパ
ターンエッジ位置の限界の位置にあるときの畳み込み演
算値である。なお、ここでのマスクオペレータ中心と被
検査パターンとの関係は、図７の左右を反転させたもの
となる。
【０１０６】また、完全画素においてはＬ（Ｘ，ｃｏｎ
ｓｔ）≧ＰRight-High が成立する。したがって、参照
画像生成部３は、仮想スリット３３を右方向に画素単位
で移動させながら、階調値Ｌ（Ｘ，ｃｏｎｓｔ）を求め
て探索点の画素が完全画素か否かを判断することを画素
単位で繰り返す。そして、参照画像生成部３は、右パタ
ーンエッジ位置の直前までの完全画素数をカウントす
る。
【０１０７】そして、参照画像生成部３は、Ｌ（Ｘ，ｃ
ｏｎｓｔ）＜ＰRight-High が初めて成立したとき、仮
想スリット３３の中心の探索点が、右パターンエッジを
含む画素位置に到達したと判断する。
【０１０８】このとき、右パターンエッジを含む画素の
座標を（ＸR ，ｃｏｎｓｔ）とすると、この画素と探索
開始点３２の画素との間のアドレス間距離Ｄ2 は、完全
画素領域に常に一致する。
【０１０９】図９に示す右パターンエッジを含む画素の
Ｘ座標ＸR は、ＸS ＋Ｄ2 となるので、探索開始点３２
から右パターンエッジ位置直前までの完全画素領域のパ
ターン長さＮR-Completeは、次式によって得られる。
【０１１０】
【数２０】
【０１１１】次に、参照画像生成部３は、上記左方向と
同様にサブ画素単位のパターンエッジ探索を行う。右パ
ターンエッジを含む画素とこの画素に隣接する完全画素
との境界から右パターンエッジまでのサブ画素単位の距
離ＮRight-Sub は、次式のように記述できる。
【０１１２】
【数２１】
【０１１３】よって、探索開始点３２から右パターンエ
ッジまでの距離ＬＥＮＧＴＨS-R は、式（２２）、式
（２３）より次式のように得られる。
【０１１４】
【数２２】
【０１１５】以上の計算から、左右パターンエッジ間の
距離である実パターン幅ＬL-R は、探索開始点の長さを
加えて、次式のように得られる。
【０１１６】
【数２３】
【０１１７】こうして、実画像１５のパターン幅を算出
することができる（図２ステップ１０９）。次に、参照
画像生成部３は、参照データ１２のリサイズ幅（パター
ン修正幅）Δｄ（Δｄは正数値又は負数値）を算出する
（図２ステップ１１０）。
【０１１８】参照データ１２の左パターンエッジと右パ
ターンエッジのそれぞれについて均等にパターン幅修正
を行えばよいので、参照データ１２のリサイズ幅Δｄ
は、式（２５）より次式のように得られる。 Δｄ＝（実画像のパターン幅−参照データのパターン幅）／２ ・・・（２６）
【０１１９】式（２６）は、階調ステップ数が１のと
き、１画素幅Ｎstepを２５５等分したサブ画素単位での
リサイズ幅を示し、２５５の公約数となる階調ステップ
数の１画素幅での回数値に基づく分解能で参照データ１
２のリサイズ幅であることを示している。
【０１２０】以上のようにして、参照画像生成部３は、
画素単位およびサブ画素単位でパターン幅のリサイズ幅
Δｄを求め、設計データ展開部２から入力された参照デ
ータ１２中の各配線パターンのエッジ位置をリサイズ幅
Δｄに応じてサブ画素単位で移動修正した後、このパタ
ーン幅修正を行った参照データ１２と光学的点拡がり関
数との畳み込み演算を行って、実画像１５に近い参照画
像１３を作成する（図２ステップ１１１）。この参照画
像１３は画像メモリ６に格納される。
【０１２１】データ比較部７は、画像メモリ６に格納さ
れた参照画像１３と実画像１５とを比較することによ
り、被検査パターンが、設計データから作成した理想的
なパターンの寸法，形状に基づいて正確に描かれている
か否かを検査する（図２ステップ１１２）。
【０１２２】次に、具体的な検査パターンで説明を行
う。図１１は、設計データ展開部２によって展開された
直後の参照データ１２の階調分布を示す説明図である。
図１１は、Ｘ座標が１８２〜２０２、Ｙ座標が６０〜８
０の領域における各画素の階調値を示しており、適切な
分解能で展開された例を示している。
【０１２３】図１１に示す配線パターンは、Ｘ座標が１
８８〜１９４の領域に存在し、パターンエッジが画素と
画素の境目でなく、画素中に存在するパターン例であ
る。階調ステップ数を１とすると、図１１に示す参照デ
ータ１２のパターン幅は、式（２）より１５８７とな
る。
【０１２４】図１２は、実画像１５において図１１の参
照データ１２に対応する位置にある実パターンの階調分
布を示す説明図である。図１２に示す実パターンは、Ｘ
座標が１７５〜１８３の領域に存在している。図１２に
示す実パターンのパターン幅は、式（２５）より１７５
７と算出される。
【０１２５】したがって、参照データ１２のエッジ位置
を実パターンのエッジ位置に合わせるためのリサイズ幅
Δｄは、式（２６）より、（１７５７−１５８７）／２
＝７８．５となる。最終的なリサイズ幅Δｄは、この値
を越えない最大整数であるから、参照データ１２の拡大
幅は７８となる。
【０１２６】図１３は、図１１に示す参照データ１２の
エッジ位置を修正した結果を示す説明図であり、図１４
は、７×７の光学的点拡がり関数を示す説明図、図１５
は、図１４の光学的点拡がり関数と図１３のリサイズさ
れた参照データ１２との畳み込み演算を行い、実画像１
５との位置合わせを行ったときの参照画像１３の階調分
布を示す説明図である。
【０１２７】図１５に示す適切にリサイズされて得られ
た参照画像１３の階調分布は、図１２に示す実パターン
の階調分布に極めて近いことが分かる。また、図１６
は、図１２に示す実画像と図１５に示す参照画像との差
を対応する画素ごとに求めたものである。図１６から明
らかなように、実画像と参照画像の階調差はほぼ３０階
調以内であり、０．１画素の精度での参照画像が作成さ
れていることが分かる。図１７は、参照画像と実画像の
エッジプロファイルであり、両者のエッジ分布は極めて
類似していることが分かる。
【０１２８】［実施の形態の２］実施の形態の１におけ
るパターン検査装置のうち、設計データ入力部１、設計
データ展開部２、参照画像生成部３、光電画像処理部
５、画像メモリ６及びデータ比較部７はコンピュータで
実現することができる。本発明の参照画像作成方法を実
現させるためのプログラムは、フロッピィディスク、Ｃ
Ｄ−ＲＯＭ、メモリカード等の記録媒体に記録された状
態で提供される。
【０１２９】この記録媒体をコンピュータの補助記憶装
置に挿入すると、媒体に記録されたプログラムが読み取
られる。そして、コンピュータのＣＰＵは、読み込んだ
プログラムをＲＡＭあるいは大容量の記憶装置に書き込
み、このプログラムに従って図２で説明したような処理
を実行する。こうして、実施の形態の１と同様の動作を
実現することができる。このように、参照画像作成プロ
グラムを記録媒体に記録された状態で提供することによ
り、実施の形態の１のパターン検査装置の動作をコンピ
ュータで実現することができ、汎用性を向上させること
ができる。
【０１３０】
【発明の効果】本発明によれば、レーザービームの強度
に相当する光学的点拡がり関数と被測定パターンの画像
との畳み込み演算により、パターンエッジ位置に対応す
る階調値を示すエッジ境界条件を求め、このエッジ境界
条件に基づいて被測定パターンのエッジ位置を検出する
ことにより、被検査パターンのエッジ位置をサブ画素単
位の精度で従来よりも高速に検出することができる。
【０１３１】また、画素をマトリクス状に分割するサブ
画素を各画素毎に設け、各画素内に展開されたパターン
に属するサブ画素数に基づいて各画素の階調値を算出
し、この階調値を階調ステップ数で割った回数値をその
画素内に展開されたパターンの幅とし、各画素内に展開
されたパターンの幅を合計することにより、被測定パタ
ーンのパターン幅とこれに対応する位置の参照データの
パターン幅をサブ画素単位の精度で正確に算出すること
ができる。
【０１３２】また、被測定パターンに属するサブ画素数
から各画素の階調値を算出し、この階調値を階調ステッ
プ数で割った回数値をその画素内に展開された被測定パ
ターンのパターン幅として、被測定パターンのパターン
幅を算出すると共に、参照データのパターンに属するサ
ブ画素数から各画素の階調値を算出し、この階調値を階
調ステップ数で割った回数値をその画素内に展開された
参照データのパターン幅として、参照データのパターン
幅を算出し、被測定パターンのパターン幅と参照データ
のパターン幅との差から参照データのパターン修正幅を
算出することにより、参照データのパターン修正幅（リ
サイズ幅）を高精度に算出でき、参照画像をサブ画素単
位の精度で生成することができる。また、サブ画素単位
のパターンエッジ位置検出と、サブ画素単位の参照画像
生成により、パターンの角やパターンエッジが画素の切
れ目ではなく画素内に存在していても、被測定パターン
のエッジ位置と参照データのパターン修正幅を高精度に
算出することができ、被検査パターンの画像に近い参照
画像をサブ画素単位の精度で高精度に作成できるので、
検査感度の大幅な向上が可能である。
【０１３３】また、参照画像作成プログラムを記録媒体
に記録された状態で提供することにより、パターン検査
装置の動作をコンピュータで実現することができ、汎用
性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態となるパターン検
査装置のブロック図である。
【図２】 図１のパターン検査装置の動作を説明するた
めのフローチャート図である。
【図３】 設計データ展開部によって展開された配線パ
ターンの一部を示す説明図である。
【図４】 図３の１画素の拡大図である。
【図５】 図３の配線パターンにおける各画素の階調値
を示す説明図である。
【図６】 参照データのパターン幅の算出方法を説明す
るための説明図である。
【図７】 エッジ存在しきい値の算出方法を説明するた
めの説明図である。
【図８】 レーザービームスポットの単位格子内占有面
積を説明するための説明図である。
【図９】 実画像における画素単位のパターンエッジ探
索方法を示す説明図である。
【図１０】 実画像におけるサブ画素単位のパターンエ
ッジ探索方法を示す他の説明図である。
【図１１】 設計データ展開部によって展開された直後
の参照データの階調分布を示す説明図である。
【図１２】 図１１の参照データに対応する位置にある
実パターンの階調分布を示す説明図である。
【図１３】 図１１の参照データのエッジ位置を修正し
た結果を示す説明図である。
【図１４】 ７×７の光学的点拡がり関数を示す説明図
である。
【図１５】 図１４の光学的点拡がり関数と図１３のリ
サイズされた参照データとの畳み込み演算を行い、実画
像との位置合わせを行ったときの参照画像の階調分布を
示す説明図である。
【図１６】 図１２の実画像と図１５の参照画像との差
の階調分布を示す説明図である。
【図１７】 参照画像と実画像のエッジプロファイルを
示す説明図である。
【符号の説明】
１…設計データ入力部、２…設計データ展開部、３…参
照画像生成部、４…光学的走査部、５…光電画像処理
部、６…画像メモリ、７…データ比較部、１１…設計デ
ータ、１２…参照データ、１３…参照画像、１４…走査
信号、１５…実画像。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA12 AA22 AA49 BB02 CC18 CC19 CC25 DD06 EE00 FF02 GG04 HH04 HH15 MM11 NN17 QQ03 QQ08 QQ13 QQ14 QQ21 QQ23 QQ24 QQ25 QQ26 QQ27 QQ28 QQ29 QQ30 QQ33 QQ36 QQ51 RR05 RR09 2G051 AA56 AB02 AC21 BA10 CB02 EA08 EA09 EA11 EA12 EA30 EB01 EC05 ED13 ED23 4M106 AA09 BA05 CA39 DB02 DB08 DB21 DJ11 DJ18 DJ20 DJ21 5B057 BA02 CA12 CA16 CB12 CB16 CE06 DA07 DB02 DC09 DC17

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 設計データに基づいて基材上に形成され
    た被検査パターンをレーザービームで走査し、前記基材
    を通過して得られる透過光を受光素子によって受光し
    て、この受光素子で得られたパターン情報から被検査パ
    ターンの画像を生成し、この画像と前記設計データを画
    像化して得られる参照データの位置が一致するように前
    記参照データを修正して参照画像を生成し、前記被測定
    パターンの画像と参照画像とを比較して被検査パターン
    の欠陥を検出するパターン検査装置において、 レーザービームの強度に相当する光学的点拡がり関数と
    前記被測定パターンの画像との畳み込み演算により、パ
    ターンエッジ位置に対応する階調値を示すエッジ境界条
    件を求め、このエッジ境界条件に基づいて前記被測定パ
    ターンのエッジ位置をサブ画素の単位で検出することを
    特徴とする参照画像作成方法。
  2. 【請求項２】 設計データに基づいて基材上に形成され
    た被検査パターンをレーザービームで走査し、前記基材
    を通過して得られる透過光を受光素子によって受光し
    て、この受光素子で得られたパターン情報から被検査パ
    ターンの画像を生成し、この画像と前記設計データを画
    像化して得られる参照データの位置が一致するように前
    記参照データを修正して参照画像を生成し、前記被測定
    パターンの画像と参照画像とを比較して被検査パターン
    の欠陥を検出するパターン検査装置において、 画素をマトリクス状に分割するサブ画素を各画素毎に設
    け、各画素内に展開されたパターンに属するサブ画素数
    に基づいて各画素の階調値を算出し、この階調値を階調
    ステップ数で割った回数値をその画素内に展開されたパ
    ターンの幅とすることにより、前記被測定パターンのパ
    ターン幅とこれに対応する位置の参照データのパターン
    幅をそれぞれ算出することを特徴とする参照画像作成方
    法。
  3. 【請求項３】 請求項２記載の参照画像作成方法におい
    て、 前記被測定パターンに属するサブ画素数から各画素の階
    調値を算出し、この階調値を階調ステップ数で割った回
    数値をその画素内に展開された被測定パターンのパター
    ン幅として、前記被測定パターンのパターン幅を算出す
    ると共に、前記参照データのパターンに属するサブ画素
    数から各画素の階調値を算出し、この階調値を階調ステ
    ップ数で割った回数値をその画素内に展開された参照デ
    ータのパターン幅として、前記参照データのパターン幅
    を算出し、前記被測定パターンのパターン幅と参照デー
    タのパターン幅との差から前記参照データのパターン修
    正幅を算出することを特徴とする参照画像作成方法。
  4. 【請求項４】 設計データに基づいて基材上に形成され
    た被検査パターンをレーザービームで走査し、前記基材
    を通過して得られる透過光を受光素子によって受光する
    走査手段と、 前記走査手段の受光素子で得られたパターン情報から被
    検査パターンの画像を生成する光電画像処理手段と、 前記被検査パターンの画像と前記設計データを画像化し
    て得られる参照データの位置が一致するように前記参照
    データを修正して参照画像を生成する参照画像生成手段
    と、 前記被測定パターンの画像と参照画像とを比較して被検
    査パターンの欠陥を検出する比較手段とを備えたパター
    ン検査装置において、 レーザービームの強度に相当する光学的点拡がり関数と
    前記被測定パターンの画像との畳み込み演算により、パ
    ターンエッジ位置に対応する階調値を示すエッジ境界条
    件を求め、このエッジ境界条件に基づいて被測定パター
    ンのエッジ位置をサブ画素の単位で検出するエッジ位置
    検出手段を有することを特徴とするパターン検査装置。
  5. 【請求項５】 設計データに基づいて基材上に形成され
    た被検査パターンをレーザービームで走査し、前記基材
    を通過して得られる透過光を受光素子によって受光する
    走査手段と、 前記走査手段の受光素子で得られたパターン情報から被
    検査パターンの画像を生成する光電画像処理手段と、 前記被検査パターンの画像と前記設計データを画像化し
    て得られる参照データの位置が一致するように前記参照
    データを修正して参照画像を生成する参照画像生成手段
    と、 前記被測定パターンの画像と参照画像とを比較して被検
    査パターンの欠陥を検出する比較手段とを備えたパター
    ン検査装置において、 画素をマトリクス状に分割するサブ画素を各画素毎に設
    け、各画素内に展開されたパターンに属するサブ画素数
    に基づいて各画素の階調値を算出し、この階調値を階調
    ステップ数で割った回数値をその画素内に展開されたパ
    ターンの幅とすることにより、前記被測定パターンのパ
    ターン幅とこれに対応する位置の参照データのパターン
    幅をそれぞれ算出するパターン幅算出手段を有すること
    を特徴とするパターン検査装置。
  6. 【請求項６】 請求項５記載のパターン検査装置におい
    て、 前記パターン幅算出手段は、前記被測定パターンに属す
    るサブ画素数から各画素の階調値を算出し、この階調値
    を階調ステップ数で割った回数値をその画素内に展開さ
    れた被測定パターンのパターン幅として、前記被測定パ
    ターンのパターン幅を算出すると共に、前記参照データ
    のパターンに属するサブ画素数から各画素の階調値を算
    出し、この階調値を階調ステップ数で割った回数値をそ
    の画素内に展開された参照データのパターン幅として、
    前記参照データのパターン幅を算出し、前記被測定パタ
    ーンのパターン幅と参照データのパターン幅との差から
    前記参照データのパターン修正幅を算出することを特徴
    とするパターン検査装置。
  7. 【請求項７】 設計データに基づいて基材上に形成され
    た被検査パターンをレーザービームで走査し、前記基材
    を通過して得られる透過光を受光素子によって受光し
    て、この受光素子で得られたパターン情報から被検査パ
    ターンの画像を生成し、この画像と前記設計データを画
    像化して得られる参照データの位置が一致するように前
    記参照データを修正して参照画像を生成し、前記被測定
    パターンの画像と参照画像とを比較して被検査パターン
    の欠陥を検出する参照画像作成プログラムを記録した記
    録媒体であって、 レーザービームの強度に相当する光学的点拡がり関数と
    前記被測定パターンの画像との畳み込み演算により、パ
    ターンエッジ位置に対応する階調値を示すエッジ境界条
    件を求め、このエッジ境界条件に基づいて前記被測定パ
    ターンのエッジ位置をサブ画素の単位で検出する手順を
    コンピュータに実行させるための参照画像作成プログラ
    ムを記録した記録媒体。
  8. 【請求項８】 設計データに基づいて基材上に形成され
    た被検査パターンをレーザービームで走査し、前記基材
    を通過して得られる透過光を受光素子によって受光し
    て、この受光素子で得られたパターン情報から被検査パ
    ターンの画像を生成し、この画像と前記設計データを画
    像化して得られる参照データの位置が一致するように前
    記参照データを修正して参照画像を生成し、前記被測定
    パターンの画像と参照画像とを比較して被検査パターン
    の欠陥を検出する参照画像作成プログラムを記録した記
    録媒体であって、 画素をマトリクス状に分割するサブ画素を各画素毎に設
    け、各画素内に展開されたパターンに属するサブ画素数
    に基づいて各画素の階調値を算出し、この階調値を階調
    ステップ数で割った回数値をその画素内に展開されたパ
    ターンの幅とすることにより、前記被測定パターンのパ
    ターン幅とこれに対応する位置の参照データのパターン
    幅をそれぞれ算出する手順をコンピュータに実行させる
    ための参照画像作成プログラムを記録した記録媒体。
  9. 【請求項９】 請求項８記載の参照画像作成プログラム
    を記録した記録媒体において、 前記被測定パターンに属するサブ画素数から各画素の階
    調値を算出し、この階調値を階調ステップ数で割った回
    数値をその画素内に展開された被測定パターンのパター
    ン幅として、前記被測定パターンのパターン幅を算出す
    ると共に、前記参照データのパターンに属するサブ画素
    数から各画素の階調値を算出し、この階調値を階調ステ
    ップ数で割った回数値をその画素内に展開された参照デ
    ータのパターン幅として、前記参照データのパターン幅
    を算出し、前記被測定パターンのパターン幅と参照デー
    タのパターン幅との差から前記参照データのパターン修
    正幅を算出する手順をコンピュータに実行させるための
    参照画像作成プログラムを記録した記録媒体。
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