JP3141851B2 - パターン形状検査装置およびパターン形状検査方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パターン形状検査
装置およびパターン形状検査方法に関し、特に、マスク
パターンなどの高精度なパターン画像が必要とされるパ
ターン形状検査装置およびパターン形状検査方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のパターン形状検査装置お
よびパターン形状検査方法として特公昭第６３−５６７
０２号に挙げるものが知られている。この発明では、パ
ターンに照射した光の透過光をＣＣＤなどのセンサで取
得し、取得データが所望のパターンになっているか比較
するようになっている。ここで、超精密な形状精度が要
求される集積回路のパターン描画に使用されるフォトマ
スクの形状検査などにおいては、当該フォトマスクのパ
ターンと取得したパターンデータとの間で種々の原因に
よって生じる２次元的なずれや歪みが問題となることが
ある。

【０００３】このようなときに予めパターンデータに生
じるずれや歪みを測定しておき、この測定に基づいてず
れや歪みを補正したパターンデータとパターンとを比較
することにより要求する精度を満たそうとする技術があ
った。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のパター
ン形状検査装置においてはパターンからの光の変動、照
射光量の変動、検出手段の経年的変動等によりパターン
形状認識精度が落ち、また、画像が鮮明でなくなるなど
の課題があった。そこで、本出願人は、この課題を解決
するために以下に述べる特願平第０９−３５７８６４号
の技術を開発した。

【０００５】すなわち、本発明と同様に照射光をパター
ンに照射するとともにその一部を照射光のレベル検出の
ために分岐して、それぞれをＣＣＤセンサ等で検出す
る。これらの信号は照射光レベルの変動分等を内在して
いるので、その補正のために上記パターンから取得した
光のうち照射光が直接透過したものを検出して得られた
検出レベルと同レベルになるよう上記レベル検出のため
に分岐した光を増幅して、この増幅した光でこのパター
ンから取得した光を除する。

【０００６】すなわち、パターンに照射した光のレベル
がその位置により強弱がついてしまう等の変動があって
もこの強弱等の変動を内在する上記増幅した光で規格化
（一定のレベルに）することによって、照射光レベルの
変動分等を除去するよう補正している。この結果照射光
レベルが落ちてもセンサで検出可能な強度の検出範囲を
最大限利用可能である。

【０００７】また、本技術については後述する実施形態
の中で詳述するが、この規格化した信号の上下にオフセ
ットを取った後Ａ／Ｄ変換して信号の０レベルと最大レ
ベルにおけるノイズを除去可能であるものの、この場合
でも上記検出の０レベルと最大レベルの間のいわゆるエ
ッジ部分の信号にはノイズが含まれており、このノイズ
は上記補正をする前のパターンを透過した光のレベルに
依存するため、上記変動が起こるごとにその都度ノイズ
のレベルが異なってしまい、照射光レベルが落ちれば落
ちるほど精度が低くなるという課題があった。

【０００８】本発明は、上記課題にかんがみてなされた
もので、より高精度かつ鮮明な画像パターンを取得する
ことが可能なパターン形状検査装置およびパターン形状
検査方法の提供を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１にかかる発明は、パターン読み取りのため
の光を照射可能な光照射手段と、この光照射手段による
照射光を受光してパターンに照射させるとともに、この
照射光の一部を照射光のレベル検出のために分岐させる
照射光分岐手段と、パターンからの透過光を受光してこ
の光の強さを検出するとともに、パターン透過光のうち
飽和レベルの検出レベルが常に所定レベルになるように
上記照射光の出力を調節し、かつ、これらの光を電気信
号に変換して出力するパターン光検出手段と、上記光照
射手段が分岐した光を受光してこの光の強さを検出する
とともに、この検出レベルが常に所定レベルになるよう
に上記分岐された光の出力を調節し、かつ、この光を電
気信号に変換して出力する光検出手段と、この光検出手
段の出力信号で、上記パターン光検出手段が出力した信
号を除することにより、ノイズレベルが一定になるよう
にした信号を出力する補正手段と、この補正手段の出力
に基づいて上記パターンを認識するパターン認識手段と
を具備する構成としてある。

【００１０】上記のように構成した請求項１にかかる発
明においては、上記光照射手段がパターンに光を照射す
ると、上記照射光分岐手段はこの光照射手段による照射
光を受光してパターンに照射するとともにこの照射光の
一部を照射光のレベル検出のために分岐する。この照射
光分岐手段がパターンに光を照射すると、上記パターン
光検出手段はこのパターンからの光を受光してこの光の
強さを検出するとともに、パターン透過光のうち飽和レ
ベルの検出レベルが常に所定レベルになるように上記照
射光の出力を調節し、さらにこれらの光を電気信号に変
換して出力する。また、この照射光分岐手段が上記受光
した照射光の一部を分岐すると、上記光検出手段はこの
照射光の一部を受光してこの光の強さを検出するととも
にこの検出レベルが常に所定のレベルになるように上記
分岐された光の出力を調節し、さらにこの光を電気信号
に変換して出力する。このパターン光検出手段と光検出
手段とがそれぞれの電気信号を出力すると、上記補正手
段は上記光検出手段の出力信号で上記パターン光検出手
段が出力した信号を除するという補正をしてこの結果ノ
イズレベルが一定になった信号を出力する。この補正手
段がノイズレベルが一定になった信号を出力すると、上
記パターン認識手段はこの出力に基づいて上記パターン
を認識する。

【００１１】ここで、上記補正手段が上記光検出手段の
出力信号で上記パターン光検出手段が出力した信号を除
する補正をするというのは、以下のことを意味する。す
なわち、上述の本出願人が開発した技術と同様に、上記
光検出手段の出力信号は元々照射光レベルを検出したも
のとそれに付随するノイズが重ね合わされたものであ
り、この光検出手段の出力信号でパターン光検出手段が
出力した信号を規格化する。従って、パターン光検出手
段の出力信号をこれと同レベルの出力信号で規格化する
と、パターン光検出手段の出力信号は拡大されるととも
に照射光レベルの変動分等が補正される。そして、この
信号の最大レベルはセンサの検出範囲の最大レベルにな
り、照射光レベルが落ちるなどしてもこの信号はセンサ
の全検出範囲で検出される。

【００１２】また、上記パターン光検出手段と光検出手
段とはそれぞれ上記照射光の出力と分岐された光の出力
とを常に所定レベルになるように調節するので、上述の
本出願人が開発した技術と異なり、これらの検出手段に
おけるショットノイズやアナログ回路のノイズレベルを
常に一定に見積ることができる。さらに、より高精度で
鮮明な画像の得られるパターン形状検査装置を提供する
ためにノイズレベルを低減するのに好適な例として請求
項２にかかる発明は上記請求項１に記載のパターン形状
検査装置において、上記パターン光検出手段は受光した
パターン透過光のうち飽和レベルを、このパターン光検
出手段が検出可能な最大のレベルになるように上記照射
光の出力を調節し、かつ、上記光検出手段は受光した光
の最大レベルをこの光検出手段が検出可能な最大レベル
になるように上記分岐された光の出力を調節する構成と
してある。

【００１３】上記のように構成した請求項２にかかる発
明においては、照射光の出力が低下して透過光レベルが
上記パターン光検出手段の最大レベルまで達していない
ときには、透過光レベルが上記パターン光検出手段の最
大レベルに達するように補正する。また、このパターン
光検出手段を規格化するために上記光検出手段において
も受光した光の最大レベルをこの光検出手段が検出可能
な最大レベルになるように調節して、上記補正されたパ
ターン光検出手段の出力値と同レベルになるようにす
る。詳しくは後述するが、同じ検出器で同じパターンを
検出するときに強い出力信号は弱い出力信号よりもコン
トラストがはっきりしてより高精度で鮮明な画像が得ら
れる。つまり、強い出力の信号は弱い出力の信号より相
対的にノイズレベルが低減される。

【００１４】ノイズは低減されるのみならず除去される
方がよいのは当然である。そこで、ノイズの一部を除去
するために請求項３にかかる発明は請求項１に記載のパ
ターン形状検査装置において、上記光検出手段は変換し
た電気信号に対して１以下のゲインを与えてから上記補
正手段に出力する構成としてある。

【００１５】上記のように構成した請求項３にかかる発
明においては、上記請求項１および２において上記パタ
ーン光検出手段の信号レベルをこの信号と同レベルにし
た光検出手段の信号で規格化するのに対し、このパター
ン光検出手段の信号レベルより低レベルにした光検出手
段の信号で規格化すると、このパターン光検出手段のレ
ベルは全体として拡大され、この信号の最大レベルは上
記検出手段の検出範囲を上回ることになる。ここで、上
述のようにこの信号に内在するノイズレベルは常に一定
であるので、上記拡大の結果検出範囲を上回る幅をこの
ノイズレベルの幅以上になるようにすると、当該検出範
囲を上回った部分のノイズは完全に除去可能となる。

【００１６】さらに照射光が透過しないパターンの部
分、つまり上記検出手段における０レベル部分に含まれ
たノイズを除去するために、上記請求項４に記載の発明
は、請求項３に記載のパターン形状検査装置において、
上記補正手段が補正をして出力した信号にオフセットを
設定する構成としてある。

【００１７】上記のように構成した請求項４にかかる発
明においては、上記請求項３で信号を十分拡大しておい
て、上記検出手段の０レベルにおけるノイズレベルが０
レベル以上にならないで、かつ、この検出手段の最大検
出レベルにおけるノイズレベルがこの最大検出レベル以
下にならない量だけこの補正をした出力信号から減じさ
せるオフセットを取る。この結果当該検出範囲外のノイ
ズレベルは完全に除去可能となる。

【００１８】このようにしてノイズが除去可能となった
信号から実際に信号を除去して上記パターン認識のため
のデータにする具体例として請求項５にかかる発明は、
請求項４に記載のパターン形状検査装置において、上記
オフセットを設定された信号に対してＡ／Ｄ変換をして
デジタル信号を得る構成としてある。

【００１９】上記のように構成した請求項５にかかる発
明においては、Ａ／Ｄ変換器の測定上限を上記検出手段
の最大検出レベルにし、測定下限を上記検出手段の０レ
ベルにすると測定上限から測定下限までに値を持ついわ
ゆる「エッジ」部分以外のノイズを完全に除去した多値
の画像データが取得でき、コンピュータ等を用いて所望
のパターンになっているか否かを認識するのに好適であ
る。

【００２０】このように、パターンからの光を照射光の
変動の情報を含んだ信号で規格化するときにパターンか
らの光および照射光の変動の情報を含んだ信号とを一定
にしておいてノイズレベルを低減させる手法は必ずしも
実体のある装置に限られる必要はなく、その方法として
も機能することは容易に理解できる。このため、請求項
６にかかる発明はパターン形状を光学的に読み取るパタ
ーン形状検査方法であって、照射光を受光してパターン
に照射させるとともにこの照射光の一部を照射光のレベ
ル検出のために分岐させる照射光分岐工程と、パターン
からの透過光の強さを検出するとともに、パターン透過
光のうち飽和レベルの検出レベルが常に所定レベルにな
るように上記照射光の出力を調節するパターン光検出工
程と、上記光照射工程で分岐した光の強さを検出すると
ともに、この検出レベルが常に所定レベルになるように
上記分岐された光の出力を調節する光検出工程と、この
光検出工程の出力信号で上記パターン光検出工程が出力
した信号を除する補正を行うことにより、ノイズレベル
が一定になるようにする補正工程と、この補正工程の出
力に基づいて上記パターンを認識するパターン認識工程
とを具備する方法としてある。

【００２１】すなわち、必ずしも実体のある装置に限ら
ず、その方法としても有効であることに相違はない。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施形態を説明する。図１は本発明の一実施形態にかかる
パターン形状検査装置をブロック図により示している。
この図において、パターン検出部１には光学経路が設定
されており、図示しない光源からの照射光が進行可能と
なっている。この経路には光量設定手段１６と分光手段
３とパターン４とセンサ６が配置されており、パターン
光検出のための光学系を形成してある。そして、分光手
段３は上記照射光の一部を上記光学経路と別経路に分岐
可能となっており、この分岐経路には光量設定手段１７
とセンサ５が配置され、照射光強度検出のための光学系
が形成してある。

【００２３】すなわち、上記光学経路に向けて上記図示
しない光源から照射された光は、光量設定手段１６と分
光手段３を介してパターン４を照らし、透過した光がセ
ンサ６に照射され、さらに上記分岐された光は光量設定
手段１７を介してセンサ５に照射されるようになってい
る。この意味で分光手段３が上記照射光分岐手段を構成
し、図示しない光源が上記光照射手段を構成する。

【００２４】また、センサ６はＡ／Ｄ変換器１５と補正
回路９とに接続され、さらにＡ／Ｄ変換器１５はＣＰＵ
２に接続されている。そして、センサ６は受光した光を
アナログ信号に変換可能であるとともに、このアナログ
信号を上記Ａ／Ｄ変換器１５と補正回路９とに出力可能
となっており、上記図示しない光源から照射されてパタ
ーンを透過した光がこのセンサ６に受光されると、この
光はアナログ信号に変換されて上記Ａ／Ｄ変換器１５と
補正回路９とに出力される。Ａ／Ｄ変換器１５は、入力
されたアナログ電気信号をデジタル信号に変換してＣＰ
Ｕ２に出力可能となっており、上記センサ６に受光され
た光がデジタル変換されてＣＰＵ２に出力されるように
なっている。

【００２５】同様にして、センサ５はＡ／Ｄ変換器８と
ゲイン設定手段７とに接続され、さらにこのＡ／Ｄ変換
器８はＣＰＵ２に接続されている。そして、センサ５は
受光した光をアナログ信号に変換可能であるとともに、
このアナログ信号を上記Ａ／Ｄ変換器８とゲイン設定手
段７とに出力可能となっており、上記分岐された光がこ
のセンサ５に受光されると、この光はアナログ信号に変
換されて上記Ａ／Ｄ変換器８とゲイン設定手段７とに出
力される。このＡ／Ｄ変換器８はこの入力されたアナロ
グ電気信号をデジタル信号に変換してＣＰＵ２に出力可
能となっており、上記センサ５に受光された光がデジタ
ル変換されてＣＰＵ２に出力されるようになっている。

【００２６】ＣＰＵ２は、上記センサ６に受光されデジ
タル変換された信号に基づいてこのセンサ６の受光レベ
ルを判断可能となっており、この判断に基づいて光量設
定手段１６に指示が出されると、この光量設定手段１６
により上記照射光の出力が所定レベルに調節される。ま
た、同様にしてＣＰＵ２は上記センサ５に受光されデジ
タル変換された信号に基づいてこのセンサ５の受光レベ
ルを判断可能となっており、この判断に基づいて光量設
定手段１７に指示が出されると、この光量設定手段１７
により上記分岐された光の出力が所定レベルに調節され
る。

【００２７】この意味で、光量設定手段１６と、センサ
６と、Ａ／Ｄ変換器１５と、ＣＰＵ２とが上記パターン
光設定手段を構成し、光量設定手段１７と、センサ５
と、Ａ／Ｄ変換器８と、ＣＰＵ２とが上記光検出手段を
構成する。ここで、光量設定手段１６、１７は上記のよ
うに光出力を増幅できればよいので、具体的には光学的
アッテネータを用いて、このアッテネータ値を制御する
ことにより光出力を制御するなどすればよい。

【００２８】また、上記ゲイン設定手段７はＣＰＵ２お
よび補正回路９に接続されており、上記センサ５によっ
て入力された電気信号に上記ＣＰＵ２の指示によるゲイ
ンを与えて補正回路９に出力可能となっている。この補
正回路９は、２つのアナログ信号を入力可能となってお
り、その一方で他方を除してその結果のアナログ信号を
出力可能となっており、このゲイン設定手段７からの信
号と上記センサ６からの信号が入力されると、このセン
サ６からの信号はこのゲイン設定手段７からの信号で除
されてオフセット設定回路１０に出力される。この意味
で補正回路９が補正手段を構成する。ここで、ゲイン設
定手段は受信信号にＣＰＵ２に指示されたゲイン値を与
えて出力できればよいので、デジタルで設定できる可変
増幅器やプログラム可能なアッテネータなどで構成すれ
ばよい。

【００２９】このオフセット設定回路１０は、補正回路
９とオフセット設定手段１１とＡ／Ｄ変換器１２とに接
続され、さらに、オフセット設定手段１１はＣＰＵ２に
接続されている。ＣＰＵ２は上記センサ５およびセンサ
６のショットノイズやアナログ回路のノイズレベルに基
づいてオフセット値を計算可能であり、この計算結果を
オフセット設定手段１１に出力可能となっている。オフ
セット設定手段１１はＣＰＵ２からオフセット値が入力
されると、この値に基づいてオフセット設定回路１０を
制御して、このオフセット設定回路１０に入力された上
記アナログ信号に対してオフセットを与えさせることが
可能となっており、このオフセットを与えられた信号は
Ａ／Ｄ変換器１２に出力される。

【００３０】このＡ／Ｄ変換器１２はＡ／Ｄ変換制御部
１４とメモリ１３とに接続されており、さらに、このＡ
／Ｄ変換制御部１４とメモリ１３とはそれぞれＣＰＵ２
に接続されている。そして、このＡ／Ｄ変換器１２はＡ
／Ｄ変換制御部１４の制御により入力されたアナログ信
号をデジタル信号に変換して出力可能となっており、こ
のＡ／Ｄ変換器１２に上記オフセット設定回路１０から
の信号が入力されると、この信号はデジタル変換され
て、上記メモリ１３に出力される。

【００３１】このメモリ１３は入力された信号を保持可
能であるとともに、当該形状検査を行うパターンがとる
べき形状を表した所望のパターンデータが保持されてお
り、このメモリ１３に上記デジタル信号が入力されると
この信号は検査すべきパターンの多値データとして保持
され、上記予めメモリ１３に保持されていた所望のパタ
ーンデータとこの保持されたデータがＣＰＵ２によって
比較される。

【００３２】この意味でオフセット設定回路１０、オフ
セット設定手段１１、Ａ／Ｄ変換器１２、Ａ／Ｄ変換制
御部１４、メモリ１３、ＣＰＵ２がパターン認識手段を
構成する。ここで、オフセットは、補正回路９の出力信
号波形の出力値を全体としてＣＰＵ２から指示された量
だけずらすことができればよいので、ＤＡ変換器やプロ
グラム可能な抵抗により電圧設定し、加算器（または加
算回路）に加えて行なえばよい。

【００３３】また、このオフセットの結果、信号の０レ
ベルと最大検出レベルとに一定レベルで内在するノイズ
を除去できればよいので、上記オフセット設定回路１０
とオフセット設定手段１１によるオフセットを行わず
に、補正回路９のアナログ出力信号をＡ／Ｄ変換器１２
でデジタル信号に変換するときにＡ／Ｄ変換制御部１４
により上記ノイズが内在しない範囲で値を持つように変
換するよう構成してもよい。また、Ａ／Ｄ変換器１２が
出力したデジタル信号をメモリ１３に保持させて、パタ
ーン比較時に上記ノイズが内在しない範囲のみを用いる
よう構成してもよい。

【００３４】上述したように、この実施形態にかかるパ
ターン形状検査装置は、ＣＰＵ２にて制御しており、以
下、このＣＰＵ２の制御を図１２に示すフローチャート
に沿って説明する。パターン検査は、まずステップＳ２
００で上記図示しない光源がレーザ光を照射することか
ら始まり、ステップＳ２０５で上記センサ６がこの照射
光を検出すると、ＣＰＵ２はステップＳ２１５でこの検
出信号にセンサ６の検出範囲の最大レベルに達する出力
があるか否かを判断する。

【００３５】ここで、センサ６の検出範囲の最大レベル
に達していないと判断したときは、上記光量設定手段１
６はステップＳ２１０で出力をセンサ６の出力検出範囲
の最大レベルになるよう調節する。そしてステップＳ２
０５に戻り、Ｓ２１５でセンサ６の検出範囲の最大レベ
ルに達する出力があると判断されるまで上記処理を繰り
返す。次にステップＳ２２０ではセンサ５により上記分
光手段３により分岐した光を検出し、ステップＳ２３０
でこの検出信号にこのセンサ５の検出範囲の最大レベル
に達する出力があるか否かを判断する。

【００３６】ここで、センサ５の検出範囲の最大レベル
に達していないと判断したときは、上記光量設定手段１
７はステップＳ２２５で出力をセンサ５の出力検出範囲
の最大レベルになるよう調節する。そしてステップＳ２
２０に戻り、Ｓ２３０でセンサ５の検出範囲の最大レベ
ルに達する出力があると判断されるまで上記処理を繰り
返す。

【００３７】上記処理により上記照射光がセンサ６の検
出範囲の最大レベルになるよう調節され、上記分岐され
た光がセンサ５の検出範囲の最大レベルになるよう調節
されると、ＣＰＵ２はステップＳ２３５でノイズレベル
を計算する。ここで、その計算の具体例を図２〜図５に
て説明する。図２は上記レーザ光が上記パターン４を透
過している様子を示しており、図３はかかるパターンを
透過した光のセンサ６による出力波形を示しており、図
４はセンサ５の出力波形を示している。図３および図４
においては簡単のため飽和レベルを「１」とし、センサ
６のショットノイズやアナログ回路のノイズレベルをΔ
ａと、センサ５のショットノイズやアナログ回路のノイ
ズレベルをΔｂとしている。ここで、パターン４の透過
部でのノイズは以下の式で計算する。すなわち （１＋Δａ）／（１＋Δｂ）＝１＋（Δａ−Δｂ）／
（１＋Δｂ）

【００３８】なお、（１＋Δａ）はパターン４を透過し
た部分の信号値であり、（１＋Δｂ）はこの（１＋Δ
ａ）を取得した位置に対応する上記分岐された光の信号
値である。この計算結果は図５のように表され、上式の
右辺において「１」は飽和レベルを示しているので、
（Δａ−Δｂ）／（１＋Δｂ）の部分はノイズレベルを
示すことになる。

【００３９】また、センサの０レベルから最大検出レベ
ルの間に値を持ついわゆる「エッジ」部分も同様にして
以下の式で計算する。すなわち、エッジのある出力レベ
ルをｍとすると、 ｍ（１＋Δａ）／（１＋Δｂ）＝ｍ（１＋（Δａ−Δ
ｂ）／（１＋Δｂ）） となる。

【００４０】なお、ｍ（１＋Δａ）はエッジ部分の信号
値であり、（１＋Δｂ）はこのｍ（１＋Δａ）を取得し
た位置に対応する上記分岐された光の信号値である。上
式の右辺においてｍはエッジの出力レベルを示している
ので、ｍ（Δａ−Δｂ）／（１＋Δｂ）の部分はノイズ
レベルを示すことになる。

【００４１】ここで、対比のため本発明者が開発した特
願平第０９−３５７８６４号に記載された技術における
ノイズレベルの計算方法を説明する。かかる技術では、
パターンに照射した光の一部をパターンから透過して得
た光と同レベルに増幅し、この増幅した光でパターンか
ら透過して得た光を除する。この状況を図９〜図１１に
示す。

【００４２】図９は上記図２と同様なパターンから透過
した光の出力波形を示しており、本発明のように照射光
出力をセンサの最大検出レベルに調節していないので、
レーザ光出力やパターンの透過率の変動によりこの図９
のように透過部分の出力が飽和レベルの半分にしかなら
ない場合もある。その場合上記パターンに照射した光の
一部のレベルは図１０のように増幅されて「０．５」に
なっており、この場合もセンサのショットノイズやアナ
ログ回路のノイズレベルをそれぞれΔａとΔｂとしてい
る。そして、補正は以下の式のように行われる。 （０．５＋Δａ）／（０．５＋Δｂ）＝１＋（Δａ−Δ
ｂ）／（０．５＋Δｂ）

【００４３】この結果、補正後の出力信号レベルは図１
１に示すように飽和レベルまで達しており、ノイズレベ
ルは上式から（Δａ−Δｂ）／（０．５＋Δｂ）とな
る。

【００４４】ここで、本発明と上記本発明者が先に開発
した技術とにおけるノイズレベルの相違はそれぞれのノ
イズレベルを表す式の分母の左の項が「１」か「０．
５」かということのみである。しかし本発明におけるこ
の「１」は上述のように常に「１」に調節されているの
に対し、先に開発した技術におけるこの「０．５」はセ
ンサで取得した透過光のレベルであって、当然ながらそ
の値はパターンの透過率の変動やレーザ光の出力の変動
によって変動する。従って、先に開発した技術における
ノイズレベルは、上式「０．５」の部分の変動による影
響を受け、常に変動するのに対し本発明におけるノイズ
レベルは常に一定になる。また、同様にして本発明のエ
ッジ部分の信号のノイズレベルも常に一定になる。

【００４５】さらに、本発明におけるノイズレベルと先
に開発した技術におけるノイズレベルの大きさを比較す
るため、後者から前者を引くと、 （Δａ−Δｂ）／（０．５＋Δｂ）−（Δａ−Δｂ）／
（１＋Δｂ）＞０ となり本発明のノイズレベルの方が小さくなっている。
ここで、両者の分母はｎ＋Δｂ（ｎは１以下）であり、
ｎが「１」のとき（Δａ−Δｂ）／（ｎ＋Δｂ）は最小
になる。すなわち、本発明はこの形式でノイズレベルを
表したときに常に最小のノイズレベルになるようにして
ある。

【００４６】上述のようにして、ステップＳ２３５にて
ノイズレベルを計算すると、ＣＰＵ２はこの計算された
ノイズレベルを用いてステップＳ２４０にて必要なゲイ
ン値を計算して上記ゲイン設定手段７に出力し、ステッ
プＳ２４５にて必要なオフセット値を計算して上記オフ
セット設定手段１１に出力する。このゲイン値とオフセ
ット値の計算を図６〜図８を用いて説明する。これらの
図において、飽和レベルと０レベルとはそれぞれ上記Ａ
／Ｄ変換器１２の測定上限と測定下限とを示しており、
図６は上記図２のパターンを透過した場合の信号波形
を、図７は上記ゲインを与えられた上記分岐された光で
この図６の信号波を除したときの信号波形を示してお
り、図８はその図７の信号にオフセットを与えたところ
を示している。なお、ここでは簡単のために信号を直線
で表現しているが、これらには上記ノイズが含まれてい
る。

【００４７】上記のようにゲイン設定手段７のゲインは
１以下であるので、このゲインを与えられた上記分岐さ
れた光で図６の信号を除すると図７のように信号は全体
として拡大され、飽和レベルより「ΔＶ１」はみ出るこ
とになる。これに「−ΔＶ３」のオフセットを与えると
図８のようになり、飽和レベルよりはみ出した量は「Δ
Ｖ２」になる。ここで、Ａ／Ｄ変換器の測定上限より大
きい値の信号は測定しないので、パターン透過部の信号
のノイズレベルが「ΔＶ２」より小さければ、当該部分
のノイズを除去できる。また、Ａ／Ｄ変換器の測定下限
より小さい値の信号は測定しないので０レベルの信号の
ノイズレベルが「ΔＶ３」より小さければ、当該部分の
ノイズを除去できる。

【００４８】このような処理によりノイズを除去するこ
とから、「ΔＶ３」および「ΔＶ２」がステップＳ２３
５で計算したノイズレベル以下にならないようオフセッ
ト値を計算し、上記はみ出した「ΔＶ１」の幅で「ΔＶ
２」と「ΔＶ３」との幅を得ることから、「ΔＶ１」が
「ΔＶ２＋ΔＶ３」以下にならないような拡大が行われ
るようにゲイン値を計算する。

【００４９】このゲイン値とオフセット値を計算した
ら、ＣＰＵ２はステップＳ２５０でＡ／Ｄ変換制御部１
４にアナログ信号をデジタル信号に変換するよう指示を
出し、ステップＳ２５５でこのデジタル信号に変換され
たデータをメモリ１３に多値データとして保持させる。
メモリ１３がデータを保持すると、予めメモリ１３に保
持されていた所望のパターンデータとこの保持した多値
データを比較する。

【００５０】次に、上記のように構成した本実施形態の
動作を説明する。まず、利用者は検査するパターンを上
記光学経路の所定の位置に載置し、検査を開始する。検
査を開始すると上記図示しない光源よりレーザ光が照射
され、上記ＣＰＵ２の処理により、上記センサ６とセン
サ５の検出レベルが最大検出レベルになるよう上記照射
光出力レベルと上記分岐された光の出力レベルが調節さ
れる。これらの出力レベルが調節されると上記ノイズレ
ベルが計算され、この計算結果に基づいて上記ゲイン値
および上記オフセット値が計算され、上記ゲイン設定手
段７はこの計算値に基づいてセンサ５からのアナログ信
号にゲインを与える。

【００５１】一方補正回路９はこのゲインを与えられた
アナログ信号とセンサ６の出力アナログ信号が入力され
ると、このセンサ６の出力アナログ信号をこのゲインを
与えられたアナログ信号で除し、その結果をオフセット
設定回路１０に出力する。このオフセット設定回路１０
が上記補正回路９からの信号を受け取ると、オフセット
設定手段１１はＣＰＵ２から上記オフセット値を受け取
ってオフセット設定回路１０が受け取った信号にオフセ
ットを与え、オフセットを与えた信号をＡ／Ｄ変換器１
２へ出力する。

【００５２】Ａ／Ｄ変換器１２がこの信号を受け取る
と、ＣＰＵ２はＡ／Ｄ変換制御部１４を制御して、Ａ／
Ｄ変換器１２が受け取ったアナログ信号をデジタル信号
に変換してメモリ１３に出力する。メモリ１３がこの信
号を受け取ると、メモリ１３はこの信号を多値のデータ
として保持する。メモリ１３に保持されたデータは予め
保持された所望のパターンデータとともにディスプレイ
やプリンターなどの出力媒体で視覚化するなどして両者
を比較する。ここで、両者の比較としては利用者の欲す
る精度や目的により様々な態様が考えられ、予め保持し
たパターンデータと上記保持したデータとの差異を認識
し、当該差異が所定のしきい値を越えるときに警告を発
するようにするなど、適宜変更可能である。

【００５３】このように、本発明ではセンサの最大検出
レベルにレーザ光を調節するので、照射光レベルが落ち
る等してもセンサで検出可能な強度の検出範囲を最大限
利用可能になり、上記分岐した光でパターン透過光を規
格化するためレーザ光の出力変動等が補正され、０レベ
ルと飽和レベルに内在するノイズが除去され、エッジ部
分のノイズレベルが常に一定なデータを取り込んでい
る。この結果、パターン画像の精度は高くなり、より鮮
明になる。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、パターン
による透過光量の差、レーザ光の変動、経年的センサ出
力の変動があって、センサのショットノイズやアナログ
回路のノイズレベルが変化するような場合でも、パター
ンの透過光やエッジの検出値のノイズレベルを常に一定
にしてＣＰＵで取り込むことができる。また、請求項２
にかかる発明によれば、ノイズレベルを低減させるた
め、より高精度で鮮明な画像を得ることができる。さら
に、請求項３にかかる発明によれば、ノイズの一部を除
去可能なのでより高精度で鮮明な画像を得ることができ
る。さらに、請求項４にかかる発明によれば、エッジ部
以外のノイズを除去可能なのでより高精度で鮮明な画像
を得ることができる。さらに、請求項５にかかる発明に
よれば、コンピュータによりパターン認識可能なのでよ
り便利である。さらに、請求項６にかかる発明によれ
ば、ノイズレベルが常に一定なためノイズ除去の行いや
すいパターン形状検査方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態の一実施形態にかかるパターン形状
検査装置の構成を示すブロック図である。

【図２】レーザ光がパターンを透過している様子を示す
図である。

【図３】図２のパターンを透過した光のセンサ６による
出力波形を示す図である。

【図４】センサ５の出力波形を示す図である。

【図５】本実施形態による補正を行ったときのノイズレ
ベルを示す図である。

【図６】センサ６の出力波形とＡ／Ｄ変換器１２の測定
限界との関係を示す図である。

【図７】本実施形態による補正を行ったときの出力波形
を示す図である。

【図８】本実施形態によるオフセットを与えたときの出
力波形を示す図である。

【図９】比較例における照射光の出力波形を示す図であ
る。

【図１０】比較例において分岐した光を増幅したときの
出力波形を示す図である。

【図１１】比較例における補正を行ったときの出力波形
である。

【図１２】ＣＰＵ２の制御を示すフローチャートであ
る。

【符号の説明】 １ パターン検出部 ２ ＣＰＵ ３ 分光手段 ４ パターン ５ センサ ６ センサ ７ ゲイン設定手段 ８ Ａ／Ｄ変換器 ９ 補正回路 １０ オフセット設定回路 １１ オフセット設定手段 １２ Ａ／Ｄ変換器 １３ メモリ １４ Ａ／Ｄ変換制御部 １５ Ａ／Ｄ変換器 １６ 光量設定手段 １７ 光量設定手段

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】パターン読み取りのための光を照射可能な
   光照射手段と、 この光照射手段による照射光を受光してパターンに照射
   させるとともに、この照射光の一部を照射光のレベル検
   出のために分岐させる照射光分岐手段と、 パターンからの透過光を受光してこの光の強さを検出す
   るとともに、パターン透過光のうち飽和レベルの検出レ
   ベルが常に所定レベルになるように上記照射光の出力を
   調節し、かつ、これらの光を電気信号に変換して出力す
   るパターン光検出手段と、 上記光照射手段が分岐した光を受光してこの光の強さを
   検出するとともに、この検出レベルが常に所定レベルに
   なるように上記分岐された光の出力を調節し、かつ、こ
   の光を電気信号に変換して出力する光検出手段と、 この光検出手段の出力信号で、上記パターン光検出手段
   が出力した信号を除することにより、ノイズレベルが一
   定になるようにした信号を出力する補正手段と、 この補正手段の出力に基づいて上記パターンを認識する
   パターン認識手段とを具備することを特徴とするパター
   ン形状検査装置。
2. 【請求項２】上記請求項１に記載のパターン形状検査装
   置において、 上記パターン光検出手段は、受光したパターン透過光の
   うち飽和レベルの検出レベルを、このパターン光検出手
   段が検出可能な最大のレベルになるように上記照射光の
   出力を調節し、かつ、上記光検出手段は、受光した光の
   最大レベルをこの光検出手段が検出可能な最大レベルに
   なるように上記分岐された光の出力を調節することを特
   徴とするパターン形状検査装置。
3. 【請求項３】上記請求項１に記載のパターン形状検査装
   置において、 上記光検出手段は、変換した電気信号に対して１以下の
   ゲインを与えてから上記補正手段に出力することを特徴
   とするパターン形状検査装置。
4. 【請求項４】上記請求項３に記載のパターン形状検査装
   置において、 上記補正手段が補正をして出力した信号にオフセットを
   設定することを特徴とするパターン形状検査装置。
5. 【請求項５】上記請求項４に記載のパターン形状検査装
   置において、 上記オフセットを設定された信号に対してＡ／Ｄ変換を
   してデジタル信号を得ることを特徴とするパターン形状
   検査装置。
6. 【請求項６】 パターン形状を光学的に読み取るパター
   ン形状検査方法であって、 照射光を受光してパターンに照射させるとともにこの照
   射光の一部を照射光のレベル検出のために分岐させる照
   射光分岐工程と、 パターンからの透過光の強さを検出するとともに、パタ
   ーン透過光のうち飽和レベルの検出レベルが常に所定レ
   ベルになるように上記照射光の出力を調節するパターン
   光検出工程と、 上記光照射工程で分岐した光の強さを検出するととも
   に、この検出レベルが常に所定レベルになるように上記
   分岐された光の出力を調節する光検出工程と、 この光検出工程の出力信号で上記パターン光検出工程が
   出力した信号を除する補正を行うことにより、ノイズレ
   ベルが一定になるようにする補正工程と、 この補正工程の出力に基づいて上記パターンを認識する
   パターン認識工程とを具備することを特徴とするパター
   ン形状検査方法。