JP4104585B2 - 粒子の高精度測定システム - Google Patents

Description

本発明は、一般的にコンピュータ計測システムに関する。より詳細には、本発明は半導体の製造に用いられるフォトマスク上の特性の計測技術に関する。

近年における先進のサブミクロンサイズ半導体装置の導入は、許容寸法の低減、及び集積密度の増加を必要とする。これらのサブミクロンサイズ下及び高密度下では、１ミクロン以下の傷及び欠陥までもが、問題をはらみ、また検出及び評価されなければならない。フォトマスク製造プロセスによって生成されるレクチル内の欠陥は、欠陥の一つの要因となる。このようなフォトマスク製造プロセスによって生成されるエラーは、これらサブミクロンサイズの半導体装置の製造において重大な問題となってきている。したがって、マスクについての欠陥検査技術は、マスクの生成及び品質の保証に際してより重要な役割を担うようになってきている。

したがって、１ミクロンより小さな寸法のマスク欠陥、線幅、縁欠陥の高さ、及び他の特徴を識別し得ると共に、正確に寸法を決定し得ることが益々、重要になってきている。これら特徴の正確な寸法の決定は、仕様を満たさない修復の必要なマスクを摘出すると共に、仕様に合致するマスクの不必要且つコスト高な残留を防止する。しかしながら、自動検査システム上でこれらサブミクロンレベルでのレクチルの品質を評価する際の問題の一つは、生産環境下でこれら特徴の寸法が常には正確に、迅速に、また、コスト効率よく計測され得ないことである。

マスク製造者は、通常、前期検査段階で発見されたほとんどの欠陥を修復するものの、欠陥は必ず後期検査段階（例えば、マスクの小球化が起こった後）でも発見される。これら後期段階の欠陥は、寸法が決定されると共に、装置の性能が影響を受けると思われる寸法である欠陥寸法仕様に関して分類される。

現在、自動検査ツールによって発見される欠陥は、人間のオペレータによって以下のカテゴリーの１つに分類される。（１）欠陥寸法仕様を超えるハード、又は、ソフトの欠陥である実欠陥、（２）安全マージン内である仕様以下のランダム、又は、プロセス関連の欠陥である、準仕様欠陥、及び（３）明確な原因を伴わない検査ツールによって検出される欠陥である、不正欠陥。

上記欠陥類型の分類は、オペレータの技能に依存するかなり主観的な作業である。しかしながら、欠陥寸法仕様が小さくなるにつれて、実欠陥分類及び準仕様欠陥分類間の区別が困難になってくる。例えば、サブミクロンマスク上の線幅が０．１ミクロンに近づくにつれ、０．１ミクロン以下の欠陥寸法を計測し得る能力が非常に重要になってくる。現在の生産装置は、０．１ミクロンから０．２ミクロンの精度を有しているが十分ではない。

マスク検査ツールは計測ツールではないこと、並びに、これらのツールによって提供される寸法情報が計測式欠陥分類に限定された値であることは既に知られていることである。したがって、多くのマスク製造者は、分類を決定するために、検査ステーションに計測補助器具を組込み、あるいは、マスクをより好適な計測ツールに移動させている。検査ステーションで用いられる計測補助器具は、キャリパ、グリッド、及びゲート、スケール、グリッド、ボックス、及び円といったソフトウェア方式のビデオ画像生成器を含んでいる。これら補助器具は、相当に迅速であるが、最後にオペレータが欠陥の境界を「じっと見つめる」（アイボールする）ことを必要とする。この作業は、非常に主観的であり、また、欠陥の計測に際して誤りをもたらし得る。

例えば、粒子寸法は、従来、粒子の対角間の距離を計測することにより計測されている。一旦、欠陥が検査機器により識別されると、オペレータはカーソルを欠陥の一端に置き、他のカーソルを欠陥の他端に置くためにビデオ顕微鏡、及びテレビカメラを使用する。オペレータは、欠陥の正確な境界を自身で判断しなければならず、また、自身が一致すると考える場所にカーソルを置かなければならない。この時点で、オペレータはボタンを押すと、欠陥の直径の大まかな近似値を供給するために、ソフトウェアは２つのカーソル間の距離を盲目的に演算する。

しかしながら、この技術は多くの短所を有している。先ず、オペレータは自身が欠陥と信じる境界上に手作業でカーソルを置かなければならないので、この計測技術はオペレータに依存する。オペレータは欠陥の類型、その境界の判断を誤ることがあるであろうし、あるいは、欠陥が視認できる場合であっても単にカーソルを置き間違えることがあるであろう。そして、ソフトウェアは、欠陥の類型、その本当の境界等に関係なく、カーソル間の距離を盲目的に計測する。上記技術は、標準ビデオ顕微鏡を用いて実行され得、また、約０．１ミクロンの精度を有しているが、完全にオペレータの技術レベル及び解釈に左右される。この技術はまた、欠陥の領域を演算することができない。

寸法が０．１ミクロンより小さな特徴の光計測に関する他の問題点は、光量子の波長がこれら非常に小さな特徴の寸法計測を阻害し始めることにある。現在の技術は、計測が非線形性をあらわし始めるという、そのような問題に適用していない。

代わりに、マスクは自動検査ツールから取り除かれ、より正確で評判の良い計測ツール上に再配置される。しかしながら、この解決方法は、製品からのマスクの除去、欠陥の再配置を伴うので、生産環境では非現実的である。この技術はまた、コスト高であり、時間を浪費すると共に、処理リスクを増加させる。例えば、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）は、欠陥寸法を計測するために用いられ得る。このような顕微鏡は非常に精度が高いが、非常に遅いと共に高価であり、また、依然としてオペレータの解釈に左右される。

欠陥の寸法を決定するために自動検査システムの目盛定めを使用する既に用いられている１つの解法が「自動検査ステーションにおける欠陥寸法決定の特性の記述（Characterization Of Defect Sizing On An Automatic Inspection Station）」D. Stocker, B. Martin及びJ. Browne共著、Photomask Technology and Management（1993）に記載されている。この論文で採られている解決方法の１つの短所は、１．５ミクロン以上の欠陥の計測についての技術しか提供していない所にある。このような寸法の欠陥には、参照寸法と実測寸法との間に線形関係が成り立ち、また、前掲の論文は、非線形関係をもたらす１ミクロンよりも小さい欠陥を考慮していない。また、既述の技術は、特定の欠陥類型についての別々の較正データを許容しない。

したがって、顕微鏡解像度の約１〜２倍（又は、光学顕微鏡に関して約１ミクロン未満）の欠陥及び他の特徴の計測を提供し得るフォトマスク検査ツールと共に用いるための客観的特徴計測ツールが望ましい。特に、生産環境において迅速且つ高度な実践方法で操作するためにこのようなツールが望ましい。

さらに、準解像度寸法では、特徴又は欠陥の不透明度を決定することが正に望ましい。例えば、特徴の面積又は他の寸法の計測は、特徴が１００％不透明でない場合、その影響を受ける。すなわち、完全に不透明でない特徴は、面積、直径、高さ及び／又は他の寸法の光束式計測をより困難にする。例えば、半透明スポット欠陥の光計測は、完全に不透明な欠陥よりも多くの光束を欠陥から生み出し、この結果、計測面積は、実面積の約半分として現れる。つまり、不透明度が１００％未満の欠陥は、実際の寸法よりも小さく現れる。特徴又は欠陥の透明度の決定は、特徴の計測寸法を訂正するためのみならず、特徴が何から構成されているかの決定を補うためにも望ましい。特に、用いられる波長の約２倍未満の寸法を有する特徴の不透明度の決定に有用である。

前述のように、面積を計測可能であることが望ましく、したがって、非常に小さな特徴又は欠陥の直径を計測し得ることが望ましい。この方法における直径の計測は、特徴が円のとき、又は特徴が円と見なし得るときに特に有用である。しかしながら、特徴及び欠陥は常に円である必要はなく、例えば、寸法が約１ミクロン未満の特徴は、実際にはそれらが光学的な焦点があっていないことによる画像の不鮮明化（以下、「にじみ」という）効果に起因するものでないとき、円に見え得る。様々な状況では、特徴が円でない場合、特徴のより詳細な寸法を知ることが重要となり得る。例えば、シリコン基板上に２本のアルミ線が在る場合、１つの線の縁欠陥が他方の線に対する短絡を形成し得る。しかしながら、（概略直径を算出するための）この縁欠陥の領域の計測は、縁欠陥が、２本の線を短絡させる危機に直面している旨を示す必要はない。これは２本の線の短絡の危機に直面にしていない幾分延伸された縁欠陥が、実際に短絡をもたらし得る狭く、高い欠陥と同一面積を有するからである。欠陥面積を計測することによる欠陥直径の決定は、特に欠陥が円でない場合、常には欠陥の真の高さ又は幅を示し得ない。

これまで、周波数間隔に対してフーリエ変換を使用するデコンボリューション技術が、１ミクロン未満の特徴の高さ及び幅を計測するために用いられてきた。しかしながら、一般的に、この技術は、この寸法の特徴について正確な結果をもたらしてこなかった。したがって、特徴及び欠陥をより正確にクラス分けするために、高い精度で特徴又は欠陥の高さ及び幅を計算し得ることが有用である。用いられる波長の約２倍未満の寸法を有する特徴の高さ及び幅の決定は、特に有用である。

特に、光の波長、又はにじみが問題である場合に用いられる粒子ビームに近い、又は満たない寸法である線の曲率半径を決定し得ることが望ましい。

本発明は、自動検査ツール（例えば、ビデオ検査機器）を用いて発見されたマスクの特徴を正確に寸法決定するための客観的、実践的且つ迅速な方法を提供する計測ツールを開示する。欠陥の直径、及び他の特徴の寸法は、自動検査ツールにより提供される中間階調画像情報を用いて計測され得る。本発明は、フォトマスクが検査ステーションに置かれている間に用いられ得、また、マスクは計測のために他の機器に対して移動させられる必要はない。また、オペレータは、特徴の寸法を自身で判断する必要なく、計測されるべき特徴周りの共通領域の輪郭を迅速に描くことができる。その後、特徴の寸法は、本発明の計測ツールによって自動的に識別されると共に迅速に計測される。

利点には、仕様を満たすマスクの修復の回避、及び（同一の基準で較正されるとき）顧客又は製造業者のいずれによって計測されるかに関わらず同等の結果が得られることが含まれる。また、境界欠陥は正確に計測されると共に致命的であるか否か分類され、準仕様欠陥は格納されると共に絵及び文章を含む紙に記録される。オペレータの生産性及びツール利用は、検査ステーションで行われる迅速な計測によって改善される。修復品質はまた、線幅を計測することによって検査され得る。

開示されている計測ツールは、欠陥（スポット、孔、貫入、突出等）、任意の角度での線幅（導電性及び不導電性の垂直線及び水平線）、縁欠陥の高さ、及びフォトマスクの性質を決定するための種々の他の特徴の寸法を客観的且つ繰り返して計測する。計測ツールは、自動的に動作すると共に、オペレータの判断に依存しない。０．１〜１．５ミクロンの欠陥が計測され得、一般的なＡＦＭ較正を用いる繰り返し計測では、０．０２ミクロン以内の誤差を伴う０．０５ミクロン以内の精度で計測され得る。１ミクロンより細い線幅が計測され得、一般的なＡＦＭ較正を用いる繰り返し計測では、０．０５ミクロン以内の誤差を伴う０．１ミクロン以内の精度で計測され得る。ＡＦＭ、ビッカース（Vickers）、あるいはＯＳＩ装置による計測は、それらの標準に対する較正によりシュミレートされ得る。さらに、計測ツールは、１秒から５秒（オペレータの動作を含む）の自動計測を提供する。

VERIMASK試験プレートの画像を解析し、特徴の計測済ピクセル幅をミクロンサイズの欠陥又は線幅の既知の寸法に相互に関連させることにより、検査機器、その光学及び電子技術、ビデオハードウェア、及びコンピュータハードウェア及びソフトウェアは、全て較正され得る。個々のカメラの応答、周囲光、個々の機器の特性、あるいは他の変数に起因する変化を計算する必要はない。したがって、ピクセルで表される直径を得るために（例えば）同一ハードウェアを用いる実欠陥の計測は、ミクロンサイズの非常に正確な欠陥の線幅を得るために、較正データベース内のその類型の欠陥についての特定の較正曲線と直接比較され得る。

実施形態の一つでは、計測ツールについての較正ゲージとして機能するために、（例えば、プログラム済特徴及び各特徴についての標準寸法を備える、テキサス州ラウンドロック市所在のデュポンフォトマスク社により製造されるプレート、商標名VERIMASKから計測される）寸法が既知である試験の特徴が先ず計測される。一旦、これら特徴についてのピクセルでの寸法が決定されると、種々の寸法の特徴についてのこれら計測済寸法が（予め知られている）特徴のミクロンの実寸法に対してプロットされる。計測を較正するために、この較正手順は、同一ハードウェア上における不知の寸法の特徴を将来計測するために用いられる多項式曲線をもたらす。別の実施形態では、欠陥の各類型、並びに個々の線幅について異なる較正曲線が展開される。各特徴についての分離較正曲線は、特定の特徴に関するシステムの光学的特性を訂正し、また、個々の特徴に起因して参照計測からそれるように思われる。

本発明の他の実施形態では、特定の機器から得られた計測寸法をこれら特徴の既知の参照寸法に関連付ける非線形較正多項式曲線が生成される。ピクセル数を得るために、光計測が同一機器上の不知の寸法の特徴上で実行される。ピクセルで表されるこの値は、その後、特徴のミクロンサイズの正確な値を得るために上記較正曲線と比較され得る。更に他の実施形態では、特徴の各類型についての較正曲線が展開され、特定の類型の光計測特徴は、それらの詳細な較正曲線と比較される。都合の良いことに、較正曲線はより正確な計測をもたらす。

本発明の他の実施形態では、特徴の周りに先ず境界ボックスを形成することにより特徴の類型が決定される。ボックスが関心のあるユーザ領域に触れているか否かの分析は、孤立された欠陥、又は他の特徴のいずれかをもたらす。他の特徴についての光の推移の分析は、これら他の特徴の類別の決定をもたらす。特徴の類型は自動的に決定される。

さらに他の発明の実施形態では、参照画像を取り去ることにより特徴についての質のよい原画像を得る。光強度分布プロファイルが、特徴の周辺領域について先ず展開される。プロファイルの質が良くない場合には、質の良い原画像を生成するために、特徴の参照画像が取得されると共に特徴画像から取り去られる。

本発明の他の実施形態では、複数の関心領域が特徴の周囲に形成され、各関心領域について強度プロファイルが展開される。全光束量の計測は各プロファイルについて計算され、最高光束値として光束計測値の１つが選択される。満足する質のプロファイルは、プロファイルから計測された全ての束が欠陥領域に比例するように選択される。複数の領域は傾斜線を考慮する。

本発明の更なる実施形態では、関心領域が特徴を囲み、特徴のプロファイルが関心領域内の特徴サイトを横切るピクセルの列を足し合わすことによりもたらされる。特徴を通過する全光束を決定するために、プロファイルについての基線強度値が決定され、プロファイルから差し引かれる。基線の差し引きは、背景強度を取り除き、また、参照画像取得の必要性をなくす。

さらに他の実施形態では、縁欠陥高さが正確に計測され得る。欠陥の高さは、特に、例えば、線上のこぶ（線からのはみ出し部分）又は線内の傷（線内への没入）といったように欠陥が縁に発生する場合の計測に重要である。高さは、（欠陥の３次元厚さとは対照的に）線から突出する２次元距離、あるいは、線内部に貫入する傷の深さを意味する。高さの計測は、２次元で欠陥が近傍線にどれだけ接近して延伸しているかの表示を提供する。特徴の高さに対応する特徴の領域を決定するために、プロファイル中の１ピクセル幅の光強度の１列が足し合わされる。

線幅を計算するための本発明の更なる実施形態では、関心領域が線部を囲み、また、線部のプロファイルが関心領域中の線部を横切るピクセルの列を足し合わせることによりもたらされる。その後、プロファイルについて全光束量が決定され、線部の領域を発見するために用いられる。関心領域の次元によって分割されるこの線部の領域は線幅を生み出す。

他の実施形態では、線幅を計算するために線についての較正データが展開される。光計測は他の線から１解像度単位未満しか離れていない線の既知の寸法の線幅を取得する。半波高全幅値（full-width half-maximum）技術が線幅の計算を補助するために用いられる。線幅についての光計測値を既知の線幅に関連付ける較正データを展開するために、計測は異なる寸法の線幅の数だけ繰り返される。較正データは、より正確な結果を得るために、他の線から１解像度単位未満しか離れていない線の寸法不明の線幅の将来における計測により参照され得る非線形多項式曲線として表され得る。

他の実施形態では、他の線と１解像度単位未満しか離れていない線の線幅についての非線形較正データが展開される。より正確な結果を得るために、他の線から１解像度単位未満の位置に在る寸法不明の線幅の現実の計測は、較正データを参照し得る。半波高全幅値を用いて展開された較正データの使用は、これら小さな寸法での計測によりもたらされる非線形に起因する１解像度単位未満しか離れていない線について有効である。

更なる実施の形態では、特徴の画像が原子検査ツールのビデオ出力画像から引き出される。オペレータは、欠陥の寸法を測定することなく大凡の特徴サイトの周囲に非常に大まかなボックスを描く。高い精度は必要ない。計測ツールは、オペレータによって識別された関心領域内から自動的に特徴を選び出し、特徴を識別し、また特徴の領域、幅、及び高さを計算する。これらの計測は、オペレータにより識別された関心領域の寸法とは完全に別のものであり、したがって、計測からオペレータの判断が取り除かれる。

したがって、非常に正確なマスクの特徴の計測を提供することにより、開示されている計測ツールは、不必要なマスクの修復の回避に役立つと共に、プロセス制御の向上を許容する。また、場所の正確な計測及び数秒で生成される記録によって、オペレータの変化性が除去され、全体の生産性及びマスクのスループットが向上される。計測が自動に行われるので、オペレータ訓練は最小化される。線幅計測を用いることにより、修復品質もまた迅速に検査され得る。

他の詳細な実施形態では、本発明は、面積又は高さの計測値を訂正すると共に特徴が何から構成されているかの決定を補助する際に用いるために、特徴又は欠陥の不透明度を決定する。従来技術が比較的大きな粒子についての不透明値を生成するのに対して、本発明は特に、１ミクロン未満の寸法である完全には不透明でない特徴の寸法計測に有用である。

本発明はまた、顕微鏡解像度の約１〜２倍未満である特徴の詳細な寸法（例えば、高さ及び幅）を計測し得る。スポット、孔、線幅、縁欠陥等の特徴及び欠陥は、にじみが存在する場合であってもこの準解像度寸法にて正確に寸法決定され得る。従来技術は、準解像度寸法での特徴の幅の計測に困難さを有していた。本発明の詳細な実施形態では、特徴の幅を生み出すために特徴の強度プロファイルの曲率は、曲率−幅ルックアップテーブルと共に用いられる。都合のよいことに、本発明は、面積、そして既知の円欠陥の直径（又は幅）を決定することにより曲率−幅ルックアップデータを展開する。円欠陥のプロファイルの曲率もまた決定される。その後、幅及び曲率がデータとしてルックアップテーブル内に入力され、テーブルを埋めるために他の寸法の欠陥について処理が繰り返される。あるいは、ルックアップテーブル内で用いるために、特徴の幅が他の装置上で直接計測され得る。

本発明の他の実施形態では、準解像度未満の寸法を有する特徴について特徴の高さが決定される。実施形態の１つでは、画像解像度に近い寸法に関連するにじみに起因する高さを訂正するために幅対高さ乗数が用いられる。不透明度訂正はまた、１００％不透明でない特徴の高さの訂正に用いられる。幅対高さ乗数データは、その直径（又は高さ）を取得するために既知の円欠陥の面積を計測することにより展開される。その後、既述の（任意の形状の欠陥に適用可能な）技術を用いて同一欠陥の高さが計測される。そして、（円欠陥に関してより正確であると推測される）面積から決定された高さが、高さ乗数を算出するために計測された高さと比較される。この処理は、幅対高さデータを生成するために種々の寸法の円欠陥について繰り返し行われる。寸法不明な特徴の高さの正確な計測の間、高さ及び幅の双方がここに既述の技術を用いて計測される。その後、幅についての高さ乗数を生成するために計測された幅を用いて、幅対高さ乗数データが関連づけられる。高さ乗数は、訂正高さを生成するために計測された高さと掛け合わされる。

好ましくは、縁欠陥及び隣接孤立欠陥についてのプロファイルは、線に対して平行である。したがって、既述の曲率技術を用いて「幅」値が取得され、既述の高さ乗数技術を用いて「高さ」値が取得される。線から少なくとも約２ブルア離れている孤立スポット欠陥について、プロファイルは任意の配向を採り得、この結果、「幅」計測値は、他方に対して直交するプロファイルを生成することにより両寸法を決定するために用いられ得る。同様にして、「高さ」計測値もまた、そのような孤立欠陥に関する両寸法を決定するために用いられ得る。

高さ及び幅の寸法は、任意に２次元特徴の配向上にインポーズされ、また、２つの用語は、本発明の操作に影響を及ぼすことなく交換可能であることは理解されるべきである。好適な実施形態では、幅は隣接線と平行な寸法を意味し、高さは幅に直交する寸法を意味する。

波長が約０．５ミクロンの可視光線に適用される約１ミクロン未満の特徴の寸法に関して本発明の理解のために、頻出参照事項をここに作成する。他の波長に関しては、本発明は、一般的に、用いられる光学系のにじみ距離の約２倍未満の寸法を有する特徴に適している。本発明は特に、用いられる波長に近い又はより小さい寸法を有する特徴に適している。

本発明の実施形態は、特に準解像度寸法での種々の媒体上における特徴の曲率半径を正確に決定することが可能である。

本発明に係る発明の実施の形態の１つでは、多くの寸法が既知である人工的に生成された参照特徴は、ピクセル単位の計測された特徴の寸法に対するミクロン単位の既知の特徴の寸法をプロットする、特徴の各類型についての較正グラフを生成するために、本発明の計測ツールを用いてそれぞれ計測される。特徴の各類型について、多項式曲線に一致するプロットを生成するために、寸法は異なるが類型は同一である多くの特徴が分析される。これらの人工の特徴は、幅広い技術を使用することによりそれらの真の寸法を決定するために、計測され得る。例として、特徴の真の参照寸法を決定するために原子間力顕微鏡、ビッカース装置、あるいは他の計測装置が用いられ得る。

一旦、各類型の特徴についての較正グラフが展開されると、本発明の計測ツールを用いて、寸法が判らない特定の真の特徴が計測される。不透明な特徴による光吸収量、あるいは表面の孔により光伝送量が計測される。この光束値は、後に先に展開済である特徴の類型についての較正グラフの多項式曲線を用いてミクロン単位の実参照寸法に訂正され得るピクセル単位の特徴の領域を生成するために用いられる。１ミクロン未満の特徴については、ほとんどの場合、特徴は事実上円形と見なすことができるので、特徴の直径はその面積から算出され得る。１ミクロン未満の欠陥は、ほとんどの場合、光の回折現象（光子は約０．５ミクロンの大きさである）に起因して円形として現れるのでこの仮定は正当化され得る。さらに、これら欠陥は、通常ほとんど円形である。非円形（及び通常１ミクロンより大きい）の欠陥は、あらかじめ装備されている１ミクロンの参照グリッドを利用して「アイボール」方法により依然として計測され得る。さらに、完全に不透明でない欠陥はそれらが不透明であるものとして取り扱われる。

種々の照明技術及び／又は粒子顕微鏡（例えば、電子顕微鏡）が本発明と共に用いられ得る。本発明の適応性がこれに限られるものではないが、本明細書中においては説明のため、本発明は透過照明に関連して説明する。

「システム全般」
図１に戻ると、本発明に係る発明の実施の形態の１つに従う特徴計測システム１０は、ビデオ検査装置１２、コンピュータシステム１４、プリンタ１６を備えている。ビデオ検査装置１２は、微細な粒子、線、寸法等を解析すると共に解析中の微細な特徴のビデオ画像を出力する多くの自動検査ツールの中の１つであり得る。例として、装置１２は、半導体装置の製造に用いられるフォトマスクの検査のために用いられるＫＬＡ2xx又はＫＬＡ3xx、あるいは、ＤＲＳ−１、ＤＲＳ−２自動検査ツールであり得る。装置１２は、媒体２６を検査すると共にレンズチューブ２２及びレンズ２４を有するビデオカメラ２０を備えている。媒体２６は、本発明による計測に好適な微細な特徴を備える幅広い媒体の中の１つであり得る。例として、媒体２６は、半導体製造に際して用いられるマスクを形成するクロムパターンを有するガラスレクチルである。当然ながら、他の物質及び基板がマスクパターンを形成するために用いられ得る。幅広い他の媒体が本発明と共に好適に用いられ得る。例えば、プリント回路基板、他の透明媒体、及び他の類型のマスクといった媒体は、本発明の様々な技術の中の任意の技術を使用して実行される計測を有し得る。

発明の実施の形態の１つでは、その中で２個以上の異なる型の検査装置がビデオデータを計測ツールに対して提供するマルチカメラオプションが用いられ得る。各装置は、入力がその装置から生じる入力に切り替えられるときに自動的に変更される異なる較正データを使用し得る。

コンピュータシステム１４は、本発明の計測ツールを実行するための任意の好適なコンピュータシステムであり得る。例として、コンピュータシステム１４は、ハードウェア３０、高解像度モニタ３２、キーボード３４、及びマウス又はトラックボール３６を備えるＰＣコンピュータであり得る。特徴計測の結果を印刷するためのプリンタ１６もまたコンピュータシステムに接続されている。

コンピュータシステム１４は、生ビデオ出力データを装置１２からコンピュータシステム１４に対して送信するために好適な任意のケーブルであり得る、ケーブル３８を介して装置１２と接続されている。実施に際して、装置１２はケーブル３８を介して分析及び計測のための（時間で、又は位置により）多重化されている特徴画像データ、及び参照データをコンピュータ１４に対して送信する。装置１２からの受信された参照データは、マスクの特定部分が欠陥を有しないように見える画像のはずである。この参照データは、マスクデータベースから受け取られてもよく、又はダイとダイとの比較を実行することにより取得されても良い。参照データは、品質の良いプロファイルの取得が困難であるとき発行され、図１１を参照して以下に詳述する。したがって、装置１２は較正データ生成の目的のための人工的に生成された参照特徴の計測の結果を送信するだけでなく、生ビデオ画像及びマスク２６上で特定される寸法不明の実際の特徴についての参照画像も送信する。

図２は図１のコンピュータシステム１４を詳細に図示する。幅広いコンピュータ構成が用いられ得、コンピュータシステム１４についての他の実施形態が後の図面に図示されている。ハードウェア３０は、ＰＣＩバス４２に接続されると共に、任意の好適なコンピュータバス４４に接続されているＣＰＵ４０を含む。装置１２からのビデオデータは、ケーブル３８を通じてビデオアナログ信号をディジタル形式に変換するディジタイザハードウェア４６に進む。ハードウェア４６は、高解像度ビデオキャプチャハードウェアであることが好ましい。

一旦、ディジタイザ４６によってビデオデータがディジタル形式に変換されると、ディジタルデータはビデオＲＡＭ４８内に格納される。またバス４２には、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）５０及びランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）５２が接続されている。較正データベース５４は、バス４２を介してアクセス可能であり、また、コンピュータの任意の好適なメモリ内に含まれ得る。較正データベース５４は、図３５〜図４６に図示するようにプロットされる個々の点を含み、また、これらの点を表す多項式曲線についての等式を含む。データベースについては図８を参照して以下で詳細に説明する。

バス４４には多くの入力及び出力装置が接続されている。例として、フロッピー（登録商標）ディスク５６、ハードディスク５８、ＣＤ−ＲＯＭ６０、イーサネット（登録商標）接続形式のネットワーク接続６２、及びプリンタ１６、モニタ３２、キーボード３１及びトラックボール３６を含む幅広い他の様々な入力及び出力装置６４が図示されている。

「特徴、欠陥及び線幅」
本発明の計測システムは、フォトマスク上に現れる欠陥及び線幅といった様々な特徴を識別すると共に計測するために適当である。マスク製造の間、様々な欠陥が現れ得る。図３〜図７は欠陥及び線幅の類型例を図示する。欠陥は、スポット又は孔といった孤立欠陥、突出及び貫入といった縁欠陥、及び他の様々な類型の欠陥を含む。計測され得る他の特徴には、クロム線の幅、又はクロム線間の余白幅が含まれる。

図３は計測されるべき特徴サイト７０を図示する。特徴サイト７０は、一般的にユーザ関心領域７２により囲まれているスポット欠陥７１を含む。境界ボックス７３は、スポット７１に境界を付ける。スポット欠陥は、クロム又は他の汚染物質の粒子が本来在るべきでない位置にそれだけで出現するときに発生する。図８を参照して以下に詳細に説明するように、検査装置１２がスポット７１のような特徴を識別すると、オペレータはレビューモードに入り、迅速にスポット７１をユーザが分析及び計測を望む領域を示す概略ユーザ関心領域７２で囲むことができる。都合の良いことに、オペレータは、単にスポット７１の周りに概略ユーザ関心領域を大まかに描くだけでよい。境界ボックス７３は、ユーザが計測のために既に選択した特徴の類型を決定するために、計測ツールによって生成され、また、その詳細は図１３を参照して後述する。

図４は、その中で線７８が孔欠陥７６を有する特徴サイト７５を図示する。孔７６はユーザ関心領域７７により囲まれている。孔は、孔が現れるようなクロムの一片を（例えば）クロム線のセクションが欠くときに発生する。図５は、その中で線８３が突出縁欠陥８１を有する特徴サイト８０を図示する。この欠陥はユーザ関心領域８２によって囲まれている。突出縁欠陥は、線の一部が突出、又は線から膨れ上がるときに発生し、凸状である。慣行により、突出の高さ８４は欠陥が線８３からどれだけ離れているかを意味する。図６は、その中で線８８が貫入縁欠陥８６を有する特徴サイト８５を図示する。この欠陥はユーザ関心領域８７により囲まれている。貫入縁欠陥は、線の一部が縁に沿ってかけている時に発生し、凹状である。慣行により、貫入の高さは欠陥がどれだけ線８８中に貫入しているかを意味する。

図７は、その中で線９１の幅の計測が要求される特徴サイト９０を図示する。ユーザ関心領域９２は線９１の幅を覆う。線９１は不透明な線、線間の透明領域等であり得る。図１３を参照してその詳細を後述するように、線９１は明領域９５、９６で両側を囲まれている暗領域を示す。これら各欠陥及び特徴を備える場合には、オペレータは、計測されるべき特徴サイトの周りに容易且つ迅速にユーザ関心領域を描くことができ、特徴の寸法に関する如何なる判断をも行う必要がない。

カリフォルニア州マウンテンビュー市、ＳＥＭＩ日本規格委員会、Ｈ．カワヒラ及びＹ．スズキによる「ＳＥＭＩ規格プログラム、欠陥マスク及び欠陥検査のためのその応用」に記載されているドット、突起、角欠陥、ブリッジ、先端欠如、誤配置、ハーフトーンといった様々な他の類型の欠陥及び特徴は、ここに記載されている発明を用いることにより解析されると共に計測され得る。

「較正曲線」
これまで本発明を用いて計測され得る欠陥及び特徴の種々の類型例について説明してきたが、これら特徴の様々な寸法を計測するための技術２００が図８に図示されている。本発明に係る発明の実施の形態の１つによれば、オペレータは写真マスクを検査すると共に特徴を識別するために図１の検査装置を使用する。一旦、特徴が発見されると、オペレータは、検査装置から生ビデオ情報を受信する接続コンピュータを使用して同じ場所で特徴の寸法を計測することができる。したがって、特徴の解析及び計測は、マスクが検査装置内の同じ位置に置かれている間に実行され、特徴の計測のためにマスクを他の装置に移動させる必要はない。この技術は、非常に迅速な計測の実行を許容する。計測は較正データを生成するために寸法が既知の特徴について実行され得、あるいは、製造環境にある寸法不明の特徴について実行され得る。

ステップ２０２では、検査装置上で、実際の欠陥を計測するために用いられる、（例えば、VERIMASKからの）寸法が既知の特徴を用いて較正データが展開される。較正データは、非線形な計測寸法と実寸法との関係を修正するために用いられる。較正データを展開するために任意の他の技術が用いられ得るが、好ましくはステップ２０４〜ステップ２０８に類似する連続ステップを使用して較正データを展開するために、オペレータは、検査装置を操作する。このステップの詳細は図９〜図３４を参照して後述する。

一旦、任意の数の特徴類型についての較正データが取得されると、このデータは、図２の較正データベース５４中に格納され、図３５〜図４６の任意の図面に図示されているグラフ形状で示され得る。これらグラフについては、図８のステップ２０４に戻る前に説明する。

図３５〜図３８、及び図３９〜図４２は、それぞれ欠陥の特定の類型についての較正プロットを示し、図４３〜図４６は、線の特定の類型についての較正プロットを示す。各グラフは、特徴の直径（幅）についてのピクセル単位の計測値を縦軸に有する。各横軸は、ＡＦＭ計測、ビッカース計測、又は他の規格に基づき決定された特徴の真の参照直径（幅）をミクロン単位で示す。ＡＦＭ計測及びビッカース計測は共に、非常に正確であるが製造目的には適しない非常に高価で、遅い顕微鏡上で実行される。参照計測値を取得するための客観絶対標準は、VERIMASKプレートのＮＩＳＴ版であろう。他の寸法は、特徴領域、高さ等のこれら較正プロットで表され得る。

図３５〜図３８、及び図３９〜図４２は、それぞれ欠陥孔、スポット、貫入、及び突出についての較正曲線を示す。図３５及び図３６は、ＡＦＭ装置による参照ミクロン計測値を使用し、図３９〜図４２は、ビッカース装置による参照ミクロン計測値を示す。図４３〜図４６は、それぞれ水平不透明線、水平透明線、垂直不透明線、及び垂直透明線の線幅の計測についての可能性ある較正曲線であり、ＡＦＭ又はビッカースといった任意の好適な参照計測装置を使用する線幅の計測についての可能性ある結果を図示する。

各特徴類型（孔、スポット等）について、図３５〜図３８、図３９〜図４２、及び図４３〜図４６に見られるようなデータ点及び較正曲線を展開するために、VERIMASK等の既知の参照を使用して、既知の寸法が異なるこれら特徴類型の多くの特徴を計測するために計測ツールが用いられる。異なる特徴の計測は、特徴の本質的特性に起因して異なる結果をもたらすので、より正確な計測がこれら特徴類型の実際の欠陥について実行され得るという点で各特徴について別々のプロットを有することは都合がよい。例えば、図３５を参照すると、２０ピクセルの直径を有する計測孔欠陥は、２．１ミクロンの実寸法を有する。図３６を参照すると、２０ピクセルの直径を有するスポット欠陥の計測値は、１．８ミクロンの実寸法をもたらす。したがって、欠陥についての２０ピクセルの計測値は、欠陥が孔であるかスポットであるかによって寸法に０．３ミクロンの違いが存在することが理解され得る。したがって、各欠陥又は線幅についての較正曲線の展開は、計測値により正確な結果をもたらす点において都合がよい。

さらに、個々の特徴についての異なる較正データは、検査装置の各対物レンズについて展開され得る。異なる対物レンズは、特徴計測に影響を及ぼす異なる特性を有し得る。また、検査装置内の（ペリクル透過（through-the pellicle）ＫＬＡ検査を要求する）補正レンズの存在及び非存在は、異なる計測結果をもたらし得る。個々の特徴についての異なる較正データは、これらの状況についても展開され得る。一般的に、較正プロットは、その特性を補正するために、検査装置内における任意の固有のハードウェアの組合せについて展開され得る。

「寸法計測の高レベルフロー」
一旦、（図３５〜図３８、図３９〜図４２、及び図４３〜図４６のグラフに図示されるような）特徴の各類型についての較正データが展開されると、計測ツールは、いつでも実際の特徴の寸法を計測することができる。ステップ２０４では、オペレータは、検査装置を使用して欠陥又は線幅といった特徴を検出する。このステップでは、検査装置はマスクを走査し、特徴を識別する。検査装置は、特徴を自動的に識別し、あるいは、オペレータが特徴の識別を手助けし得る。フォトマスクのこの検査は、マスクが顧客に向けて出荷される前にマスク工場にて実行されてもよく、あるいは、マスクが受け取られるときにウェハ製造工場にて実行されても良い。一旦、特徴が検出されると、検査装置はレビューモードに入り、そして、ステップ２０６にて特徴サイトのビデオ画像がコンピュータのモニタ上に映し出される。

次に、ステップ２０８では、（図３〜図７に図示するように）オペレータが計測されるべき特徴の囲む領域（すなわち、ユーザ関心領域）を描く。特徴を囲むユーザ関心領域を示すために様々な技術がオペレータによって用いられ得る。例として、オペレータは、特徴を囲む領域をドラッグするために、マウス、トラックボール、又は他の入力装置を使用し得る。都合の良いことに、オペレータは特徴の周囲に領域を正確に配置する判断を要求されず、計測されるべき特徴の大体の範囲の周囲に領域を大まかに配置することだけが要求される。この結果、更なるオペレータの介入を伴うことなく計測ツールは特徴サイト内で特徴の類型を自動的に識別すると共に、その寸法を自動的且つ正確に計測するように適応させられているので、オペレータの判断は計測の結果に影響を及ぼさない。

一旦、特徴がユーザ関心領域で囲まれると、ステップ２１０にて特徴の要求寸法を算出するために特徴サイトからのビデオ画像が用いられる。算出されるべき特徴の寸法は、その面積、幅、高さ及び他の寸法を含み得る。好適な発明の実施の形態の１つでは、実際の特徴の寸法の算出は、ステップ２０２における較正データの展開のために寸法が既知の試験特徴が計測される方法と同一の方法で実行され得る。実特徴の寸法の算出は、図１０〜図３４に図示されているように実行され得る。

一旦、特徴の寸法が算出されると、特徴の寸法（例えば直径）は、較正データベース内に含まれている（と共に図３５〜図３８、図３９〜図４２、及び図４３〜図４６の体にグラフ形式で図示されている）較正データを使用してステップ２１２にて調整される。例えば、図３５を参照すると、既に計測された欠陥孔の直径が５ピクセルの場合には、５ピクセルの直径は０．７ミクロンの幅であることを示すプロットを参照する。この方法では、ミクロン単位の特徴の寸法についての非常に正確な「真の」値を取得するために、ピクセル単位の特徴の計測寸法は、較正データに照会され得る。この技術は、面積、直径、幅、高さ等のあらゆる寸法について用いられ得る。図３５〜図３８、図３９〜図４２、及び図４３〜図４６の例示プロットでグラフ状に表されているこの較正データベースの生成は、図９を参照して後に詳述する。

一旦、特徴の寸法（例えば、直径、幅、高さ）が正確に決定されると、ステップ２１４にてミクロン単位の特徴の寸法がコンピュータのモニタ上に映し出される。ステップ２１６では、特徴の画像が拡大されると共に、正確な検査のために１ミクロン×１ミクロンのグリッドと共に映し出される。ステップ２１８では、オペレータは、後の検索及び解析のために、特徴及び特徴の計測寸法を説明と共に特徴データベース内に格納する選択を有する。このとき、オペレータは、特徴の画像及び特徴の寸法を印刷し得る。この処理の任意のときに、先に格納されている特徴及び寸法がレビューされ得ると共に、これら選択済特徴及び関連テキストが選択され得ると共に印刷され得ることに留意すべきである。一旦、オペレータが特定の特徴について検出及び計測を終了すると、ステップ２２０にて生画像表示がコンピュータのモニタに返送され、また、オペレータはステップ２０４にて更なる特徴の検出及び計測を継続する。

「較正データの展開」
図９は、図８の較正データ展開ステップ２０２を実行するための技術に関する実施形態の１つを図示する。このステップは、欠陥及び線といった様々な特徴の類型の各々について較正データを展開するために用いられ得る。欠陥及び／又は線の各類型について、多項式曲線を生成するための多くのデータ点を生成するために、特定の欠陥又は線幅についての多くの異なる寸法が計測される。これら特徴の寸法は、特徴の計測に用いられる光子の寸法に近いので、一般的に、多項式曲線は、寸法が１ミクロン未満である特徴についてのデータ点のプロットによりもたらされる。つまり、特徴の計測に用いられる光子の寸法（約０．５ミクロン）が計測を阻害し始めるほど特徴は非常に小さいので、関係は、非線形であり、多項式曲線（しばしば、二次方程式）としてもたらされる。計測される特徴の寸法が特徴を照らすと共に計測するために用いられる光の波長の２倍未満のとき、多項式曲線は都合がよい。例として、可視光線に関して、多項式曲線は、直径が１ミクロン未満の特徴について都合がよい。

例えば、図３５の孔欠陥プロットを参照すると、欠陥のその類型について非線形較正曲線を展開するために、約０．５ミクロンから約１．１ミクロンの範囲に及ぶ孔欠陥の７つの異なる寸法が計測されていることが理解され得る。したがって、より正確な計測値を取得するために、実孔欠陥についての計測値は、このデータを参照し得る。

ステップ２３０は、各特徴類型についての較正プロットを生成するために、各特徴類型の全てについてループを実行すると共に較正データを生成する。発明の実施の形態の１つでは、欠陥孔、スポット、貫入及び突出、及び水平不透明線、水平透明線、垂直不透明線、及び垂直透明線を含む線幅特徴、を含む８個の特徴類型が存在する。当然ながら、較正プロットは、他の特徴類型についても展開され得る。全特徴が解析され、計測されると、このステップは終了する。ステップ２３２は、各特徴の類型についての種々のデータ点を計測するループを実行する。例えば、図３５の孔欠陥プロットに示されるように、その欠陥類型について特定の較正曲線をもたらすプロットについての７つのデータ点を生成するために、計測される孔の７つ寸法が存在する。任意の数の特徴類型の寸法は、このステップで計測され得る。これら人工特徴の各寸法について、ステップ２３４及びステップ２３６が実行される。一旦、各寸法が計測されると、制御はステップ２３８に移行する。

ステップ２３４では、特定の特徴類型の特定の寸法についての特徴面積及び高さが計算される。このステップについての詳細は、図１０を参照して後述する。また、図２４から理解されるように、線３９２のプロファイル３９６に基づく面積３９５が関心領域（ＲＯＩ）の高さで除算されるとき線幅３９４がもたらされるので、線幅が特徴面積から計算され得る。さらに、このステップは、図８のステップ２１０に記載されているように、計測されるべき実際の特徴の寸法を計算するために用いられ得る。

ステップ２３６では、特定の特徴の特定の寸法についての計算済特徴面積が先の（すなわち、既知の）特徴寸法と共に較正データベース中に追加される。このステップでは、特徴の計測高さもまた較正データベースに追加され得る。

較正データベースは、幅広い方法で実行され得ると共に構成され得る。例として、較正データベースは、各欠陥寸法及び対応するミクロン単位の参照寸法についての計測特徴面積（又は他の寸法）のリストを含む。VERIMASKは、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）又はビッカース装置といった非常に精度の高い計測装置を用いて計測済の既知の寸法を備える人工的に生成された欠陥及び線幅を有するので、ミクロン単位の参照寸法が知られている。ステップ２３６では、計測済特徴領域が較正データベースに追加されると、オペレータはミクロン単位の参照寸法の入力を促され得、あるいは、ミクロン単位の参照寸法がコンピュータにより計測されたピクセル単位の寸法と共に自動的に入力され得る。発明の実施の形態の１つでは、欠陥が円形であると仮定され、欠陥の直径は計測済特徴面積から決定されると共に、ピクセル単位のこの直径は対応するミクロン単位の真の基準直径と共に較正データベース中に入力される。較正データベース中へのこのような入力は、図３５中に図示されているようなデータ点の１つ、あるいは、図３５〜図３８、図３９〜図４２、又は図４３〜図４６に図示される任意の他のプロットを表す。一旦、ステップ２３２が１つの特徴寸法に関するデータを加えると、制御はステップ２３２に戻る。

一旦ステップ２３２が特定の特徴についての全データ点の計算を完了すると、制御はステップ２３８に移行する。ステップ２３８では、特定の特徴類型について展開されたデータ点は、図３５〜図３８、図３９〜図４２、又は図４３〜図４６に図示されるような較正曲線を生成するために用いられる。その後、この較正曲線、及びこれに対応する多項式もまた、実欠陥の実寸法を決定する際の後の参照のために較正データベース内に格納される。本発明に係る発明の実施の形態の１つでは、（０，０のデータ点を含む）各特徴類型について最小二乗曲線の計算により、ステップ２３８が実行される。その後、この曲線及びこれに対応する多項式（例えば、ａｘ２＋ｂｘ＋ｃ）が較正データベースに格納される。一旦、特定の特徴類型についての較正曲線が計算されると共に、較正データベース中に格納されると、制御はステップ２３０に戻り、残りの特徴類型の各々について較正曲線が展開される。一旦、各特徴類型についての全ての較正データが取得されると、較正データ展開ステップは終了する。

「プロファイルの展開、光束量、面積及び線の計測」
図１０は、図９のステップ２３４における特徴面積及び高さを計算するための技術の実施形態の１つを図示する。ステップ２５０では、強度範囲、特徴類型の決定、特徴周りのシステム関心領域の寸法の決定するためにビデオデータが前処理されると共に、そこからの光束が特徴を通過する満足する質の解析用原画像を生成するために解析用原画像からの束が決定される。処理されるビデオデータは、較正データを展開するために用いられる寸法が既知の参照特徴についての試験データを表し得、あるいは、計測されるべき実特徴のビデオデータを表し得る。このステップの詳細については図１１を参照して後述する。

一旦、ビデオデータが前処理されると共に満足する質の解析用原画像が生成されると、ステップ２５２にて特徴を通過又は特徴により遮断される光束が決定される。このステップは、特定の特徴の複数のプロファイルを展開すると共に、光束を決定するために最適なプロファイルを選択する。光束は媒体を通過する光子数に対応すると共に光子量の単位で表される。スポットあるいは線といった不透明な特徴は、光子の通過を阻止して光束を減らし、一方、線間の空間又は線中への貫入により生成されたギャップにより形成されるようなマスクの透明部分は、光子を容易に通過させて光束を増加させる結果をもたらす。このステップの詳細については図１４を参照して後述する。

一旦、光束量が決定されると、ステップ２５４にて、決定光束量を強度範囲で除算することにより特徴領域のピクセル数が決定される。この方法では、ピクセル単位の特徴面積が決定され得ると共に、欠陥の直径又は線幅が特徴面積から容易に決定され得る。例えば、図２４から判るように、線３９２のプロファイル３９６に基づく面積３９５が関心領域（ＲＯＩ）高さにより除算されるとき線幅３９４をもたらすので、線幅の寸法は特徴面積から計算され得る。光束量は光子数で計測され、強度範囲は光子数／矩形ピクセルで計測されるので、強度範囲による光束量の除算は、直径又は幅を生じる矩形ピクセル単位の面積をもたらす。このピクセル単位の測定直径又は幅は、その後、（較正データが展開される場合には）参照特徴寸法と共に較正データベース中に加えられ得、あるいは、（実欠陥又は実線幅が計測される場合には）ピクセル単位の直径又は幅は、ミクロン単位の真寸法をリターンするために較正プロットの１つに関連付けられ得る。

ステップ２５６では、全光束量を強度範囲で除算することにより欠陥高さ又は線を決定するために、強度プロファイルの１列に基づき決定される全光束量が用いられ得る。このピクセル単位の高さは、その後、（試験特徴についての）較正データベースに加えられ得、又は、実特徴の正確な高さを決定するための較正プロットに関連付けられ得る。

図１１は図１０のビデオデータ前処理ステップの実施形態を図示する。このステップは、特徴についての強度範囲を決定するため、特徴の類型を決定するため、必要に応じて参照画像を取得するため、及び満足する質の解析用原画像を生成するために用いられる。ステップ２６０では、カメラガンマ値がカメラ光学のガンマオフセットを修正するために用いられる。カメラガンマ値は全カメラ電子技術に固有であり、各カメラについて既知の値を有する。カメラに対する光入力に対する電圧出力が非線形なので、このステップにおいて修正される。

ステップ２６２では、計測されるべき特徴についての強度範囲が決定される。強度値又は範囲は幅広い方法で決定され得る。例として、ステップ２６２は１つの可能性ある技術を表している。強度範囲の値は暗ピーク平均から明ピーク平均の範囲を表すと共に、照度の変化、又はカメラのゲインについて一定である。強度範囲は（光子／矩形ピクセルを表す）ディジタル化された単位で表現され、中間階調について一般的に０〜２５５の範囲にある。値「０」はクロムが存在するようなスペクトルの一端を表し、値「２５５」はマスクの透明部分のような他端を表す。一般的に、値２５５の強度は約１０，０００個の光子と等しい。このステップの詳細については図１２を参照して後述する。

ステップ２６４では、計測されるべき特徴が孤立されると共にその類型が決定される。境界ボックスは、特徴を囲むと共にその類型を決定するために用いられる。このステップの詳細については、図１３を参照して後述する。

続くステップ２６６〜２７２は、満足できるプロファイルを生成するために満足する質の解析用原画像が確実に得られるようにする。光束を決定する際のプロファイルの展開及び使用の詳細については、図１４を参照して後述する。特徴はかなり複雑なので、計測されるべき実際の特徴は、しばしば（のこぎり歯状の、平らでない又は非線形な）粗悪な基線を有する質の悪いプロファイルの生成をもたらす。例えば、縁欠陥のような欠陥は、真っ直ぐな縁よりも線の湾曲部上に存在し得、また孤立させられた欠陥は、その特徴についての展開済プロファイルに影響を及ぼす他の特徴に非常に近接して存在し得る。したがって、計測された実特徴について満足できるプロファイルを取得し得ない場合には、その画像についての参照画像を取得しなければならない可能性がある。図３２は、基線がほとんど直線状であると共にその左右の余白の標準偏差がかなり低い、満足できる基線を有するプロファイルの例である。

実特徴についてプロファイルが展開され、また、そのプロファイルが真っ直ぐでない基線を有する場合には、満足できる質の解析用原画像を取得するためにステップ２７０及びステップ２７２が実行される（図１４参照）。ステップ２７０では、オペレータに対して検討中の特徴サイトについての参照画像の取得が促され、その後、欠陥を含む現在の実特徴サイトからこの参照画像が引かれる。参照画像は、欠陥を伴わずに現れるべきマスクの満足できる画像である。この参照画像は、マスクデータベース、又は先のダイ上のマスクから取得され得る。実画像から参照画像を削除することにより、計測されるべき特徴を囲む任意の複雑な特徴が画像から除去され、また、計測されるべき欠陥だけが画像中に残る。次に、ステップ２７２では、この画像の差が解析用原画像として格納される。

これに対して、人工欠陥及び実特徴のほとんどは、異なって取り扱われる。較正目的で使用される参照の人工欠陥は、非常に単純であり複雑ではないので、通常、その特徴は常に真っ直ぐな基線を備える満足できるプロファイルを有する。したがって、特徴の較正についてステップ２６６の結果が否定の場合には、ステップ２６８にて現在のビデオ画像が解析用原画像として格納される。また、実特徴の計測について先ず特徴が計測され、この時点で展開されているプロファイルが存在しない場合には、ステップ２６８にてその特徴についてのビデオ画像もまた解析用原画像として格納される。さらに、線幅の計測について、満足できるプロファイルが通常、取得され、ステップ２６８が実行される。一旦、（ステップ２６８又はステップ２７２のいずれかにて）ビデオ画像が解析用原画像として格納されると、計測ツールは、解析用原画像を参照することにより、何時でも通過した光束、又は特徴により遮断された光束を決定することができる。

図１２は、図１１のステップ２６２における強度範囲を決定するための技術の１つを図示する。強度範囲は、特徴領域内のピクセル数を決定するために、決定光束と共に用いられる。光束値に影響を及ぼす光線変化を補正するために、強度範囲についての値が単なる強度値に代えて用いられる。例えば、カメラゲインが倍増され、又は倍の照度が特徴上で用いられ得る場合には、光束は２倍になると共に特徴の寸法の計測に影響を及ぼす。しかし、照度が２倍の場合には、強度範囲もまた２倍になると共に計測値は一定である。

ステップ２７４では、特徴についての強度ヒストグラムが計算される。ヒストグラムは光強度値に対する各強度値が占める面積のプロットであり、特徴サイトについての強度範囲を決定するために用いられる。図１９は特定の特徴の強度範囲を決定するために用いられ得るヒストグラム３００を図示する。このヒストグラム例は、０〜２５５の範囲の強度軸３０２、及び特定の強度が占める面積をピクセル単位で示す面積軸３０４を有する。この例の特徴は、暗強度領域３０８、明強度領域３１０、及び中間階調強度領域３１２を定義するヒストグラム３０６を有している。暗領域の頂点は暗ピーク平均３１４をもたらし、明領域の頂点は明ピーク平均３１６をもたらす。この特徴についての計算済ヒストグラムを使用することにより、ステップ２７６にて暗ピーク平均強度及び明ピーク平均強度が、計算済ヒストグラムの暗ピーク平均３１４及び明ピーク平均３１６を参照することにより決定される。この後、明ピーク平均強度から暗ピーク平均強度を削除することにより強度範囲が決定される。したがって、照度が２倍の場合には、ピークは２倍離れると共に強度範囲もまた２倍になり、計測特徴面積は一定である。

ステップ２７８は、ピークの１つが欠落しているか否かを決定することにより、満足するヒストグラムが取得済であるか否かを決定する。満足するヒストグラムは、通常、中間領域３１２の谷よりも４倍大きな面積の暗ピーク、及び谷領域よりも４倍大きな面積の明ピークを有する。欠陥周りの小領域を分析することにより満足するヒストグラムが取得され得ない場合には、欠陥周りの大領域が分析される。スポット、孔といった孤立欠陥については欠陥周りに全黒又は全白のいずれかが存在するので、分析済画像がどれ程大きいかは違いをもたらさない。欠陥周りの大領域を分析することにより、満足するヒストグラムが取得できない場合には、ステップ２８０では、最近の最も満足する画像に基づくヒストグラム値が用いられる。

図１３は、図１１のステップ２６４における計測されるべき特徴の画像を孤立させると共にその類型を決定するための技術を図示する。このステップは、図１４のプロファイルを展開する際に用いられるシステム関心領域についての寸法をリターンし、また、特徴の類型を決定する。ステップ２８２では、ユーザ関心領域のビデオ画像内の暗部分及び明部分について境界ボックスが決定される。境界ボックスは、連続暗特徴又は連続明特徴の大きさを決定する。境界ボックスの決定は、幅広い方法で実行され得る。例として、境界ボックスを決定するために「ブラブ（blob）分析」として知られている技術が用いられ得る。

例えば、図３の特徴サイト７０は、境界ボックス７３により囲まれているスポット欠陥７１を図示する。この境界ボックス７３は、スポットの外郭にしっかりと一致し、ユーザ関心領域７２内に完全に含まれている。同様に、図４の孔７６についての境界ボックスは、孔をしっかりと囲み、ユーザ関心領域内に完全に含まれている。これに対して、図５〜図７の突出、貫入、線といった他の欠陥について形成される境界ボックスは、ユーザ関心領域内に完全には含まれず、識別されたユーザ関心領域と同一線上にある。特徴の暗領域及び明領域はユーザ関心領域７２内で完全に孤立化されていないがユーザ関心領域の境界まで延びているので、これら特徴についての境界ボックスは、ユーザ関心領域に触れている。

この方法では、形成されている境界ボックスの分析は、特徴の類型の決定に役立つ。ステップ２８４では、暗特徴及び明特徴についての境界ボックスがユーザ関心領域の縁に触れているか否かが決定される。答えが否の場合には、ステップ２８６にて、特徴かスポット又は孔といった孤立欠陥であると判断され、システム関心領域の寸法の決定を補助するために用いられる寸法が境界ボックスの寸法であると決定される。

しかしながら、境界ボックスがユーザ関心領域に触れている場合には、特徴は縁欠陥又は線幅であり得る。したがって、ステップ２８８では、強度プロファイルが、ユーザ関心領域の境界線周りから取得される。ユーザ関心領域は非対称たり得るので、理想状態では境界の一部が用いられ得るが、境界周りのプロファイルを取得することは都合がよい。この強度プロファイルは、暗領域、明領域、及びその間の移行領域を識別する。ステップ２９０では、強度プロファイルの暗から明への（又は明から暗への）移行数が数えられる。この暗から明への移行数の数え上げの使用例は、図６及び図７の例示中に見出され得る。例えば、図６では、ユーザ関心領域内の縁欠陥は、線の外部にわずか１つの明領域を有し、１つの暗領域は線自身である。したがって、線から線の外部領域へ向かうわずかに１つの暗から明への移行が存在する。これに対して図７は、暗線領域９１の外部に存在する２つの明領域９５、９６を図示する。したがって、線９１の両縁に２つの暗から明への移行が存在する。

暗から明への移行数は、特徴の類型を決定するために用いられ得る。ステップ２９２は１つの暗から明への移行が存在するか否かを試験する。存在する場合には、ステップ２９４にて特徴が縁欠陥であるか決定され、システム関心領域の寸法の決定を補助するために用いられる寸法は、完全なユーザ関心領域であると決定される。しかしながら、１つ以上の暗から明への移行が存在する場合には、ステップ２９６は、システム関心領域の寸法はユーザ関心領域であると決定する。ステップ２８６、２９４、２９６が完了した後、図１１のステップ２６４が完了する。

一旦、ビデオデータの前処理が特徴についての強度範囲を決定し、特徴の類型を決定し、そして、システム関心領域の寸法をリターンすると、図１４は、それにより、特徴を通過する光束、又は、ビデオ画像中の特徴により遮断される光束が決定される技術、図１０のステップ２５２、を提供する。一旦、光束が決定されると、特徴の面積が計算され得る。図１４は、それにより複数の関心領域（原ユーザ関心領域とは対照的にシステム領域）が、計測されるべき特徴のプロファイルを生成するためにそれぞれ用いられる。その後、これらのプロファイルは、どのプロファイルが計測されるべき特徴について最も満足のいく光束計測値を提供するかを決定するために分析される。この技術の使用を通して、水平でない線についての線幅と同様に、斜めの縁に沿って存在する縁欠陥が正確に計測され得る。

ステップ４００では、特徴が欠陥であるか又は線幅であるかに依存して、計測されるべき特定の特徴についての複数のシステム関心領域が生成される。これら複数の関心領域は、計測ツールにより展開された追加の関心領域であると共に、特徴を識別する際にオペレータが特定する原ユーザ関心領域とは区別される。このステップの詳細については、図１５を参照して後述する。次に、ステップ４０２では、ステップ４００にて生成された各関心領域についてプロファイルが展開され、その詳細については図１６を参照して後述する。ステップ４０４では、どのプロファイルが最も満足のいく光束計測値を提供するかを決定するために各プロファイルについてのプロファイル統計が展開され、その詳細については図１７を参照して後述する。ステップ４０６では、関心ある特徴についてどのプロファイルが最も満足のいく光束計測値を提供するかを決定するために各プロファイルについてのプロファイル統計が用いられ、その詳細については図１８を参照して後述する。その後、最も満足のいく光束計測値が図１０のステップ２５２についての決定光束値として用いられる。

図１５は複数の関心領域を生成するための技術、図１４のステップ４００、の実施形態の１つを図示する。特徴類型は上記１３にて既に決定されているので、ステップ４１０は特徴が線幅であるか欠陥であるかを試験する。特徴が孤立又は縁欠陥の場合には、ステップ４１２にてシステム関心領域が欠陥について展開される。

（例えば）スポット欠陥についての４つの可能性あるシステム関心領域が、図２０〜図２３に図示されている。図２０は、スポット欠陥３５２を囲む垂直関心領域３５０を図示する。図２１はスポット欠陥３６２を囲む水平関心領域３６０を図示し、図２２及び図２３は、スポット欠陥３７２、３８２をそれぞれ囲む斜めの関心領域３７０，３８０を図示する。当然ながら、様々な関心領域について、これら以外の多くの関心領域の向き（配向と呼ぶ）が可能である。

複数の関心領域は、欠陥の満足いくプロファイルを生成するために有用である。欠陥が縁上に在る場合には、真っ直ぐな基線を伴う満足いくプロファイルを取得するためにプロファイルは縁に対して平行であることが最も好ましい。また、欠陥が対角線付近又は対角線上にある場合には、プロファイルは対角線に平行な対角線であるべきである。また、これらの縁又は線は水平、垂直、あるいは４５度の角度であり得るので、これらの縁に対して平行に走る複数の関心領域は、有用である。フォトマスク上のほとんどの線及び縁は水平又は垂直であるが、４５度の角度のものも存在する。

（マスク及びその特徴の寸法が絶えず縮小され続けることに起因して）特徴はフォトマスク上で密に詰まっているので、孤立欠陥もまた水平線、垂直線又は対角線上あるいはその近傍にてしばしば発見され得る。また、欠陥が縁上にて発見されることもあり得る。したがって、複数の関心領域の展開は、複数の関心領域の少なくとも１つがプロファイルが欠陥付近の縁に対して平行となり得ることを確実にする。

システム関心領域についての高さ３９１及び幅３９３の慣行が図２４に図示されている。欠陥についてステップ４１２にて展開されたシステム関心領域のそれぞれの寸法及び欠陥は、幅広い方法で決定され得る。例として、幅は汚れの寸法を４倍することにより決定され得、また、高さは、汚れの寸法をユーザ定義高さ又は図１３にて決定された寸法に加えることにより決定され得る。ユーザ定義高さは、予めプログラムされていてもよく、あるいは、コンピュータからユーザにより選択されても良い。図２２及び図２３の関心領域の角度は任意の角度であり得、４５度の角度が上手く機能する。

汚れの寸法は、用いられる光学についての解像度単位の評価であるピクセル単位の経験的に決定される値である。この値の計算の詳細については図３２を参照して後述する。わずかな関心領域の展開は、特徴領域の不十分な計測値を導く満足のいかない展開プロファイルをもたらすが、任意の数の関心領域が展開され得ることは理解されるべきである。一旦、これら複数の関心領域がステップ４１２にて展開されると、ステップ４００は終了する。

ステップ４１０に戻ると、特徴が線幅であると決定される場合には、ステップ４１４にて２つの関心領域が計測されるべき線と共に展開される。２つの関心領域３９６、３９８の例が図２４に図示されている。これら２つの関心領域は、幅３９４を有する線３９２と共に展開される。２つの関心領域は、線が少し角度付けられている可能性があるので、線を通過する光束の決定を補助するために用いられる。２つの平行な関心領域３９６、３９８を備えることにより、線の角度は図１８を参照して後に詳述するように修正され得る。これら２つの関心領域の高さ３９１及び幅３９３は、任意の好適な値であって良い。例として、ユーザ定義高さ（すなわち、図１３にて決定された寸法）に汚れの寸法の２倍を足しあわせたものと等しい幅が上手く機能する。７個のピクセルに等しい高さも上手く機能する。一旦、これら２つの領域がステップ４１４にて展開されると、ステップ４００は終了する。

複数の関心領域が生成された後、各生成システム関心領域についての強度分布プロファイルを展開するための技術が図１６に図示されている。この技術の詳細は、図２５〜図２７、図２８〜図３１を参照して後述する。図１６のステップ４２０は、図１４のステップ４００にて生成された複数の関心領域のそれぞれについてステップ４２２〜４２６を実行する。一旦、プロファイルが各関心領域について展開されると、ステップ４０２は終了する。

ステップ４２２では、ピクセルの列を形成するために複数の関心領域の１つが関心領域の長手方向へ複数の線に分割される。このステップは、例えば図２５に図示されている。図２５はその中でスポット欠陥を囲んでいる関心領域５０２がプロファイル５０６を展開するために用いられる処理５００を図示する。関心領域５０２は、特徴サイトのビデオ画像から派生するので、ピクセルから構成される。このステップは、関心領域の方向、この場合水平方向、に沿って関心領域をピクセルの列５０６に分割する。斜めの関心領域は、その長手方向に平行なピクセルの列に分割される。

次に、ステップ４２４では、強度分布プロファイルを形成するためにピクセル縦列５１０内のピクセルが各列内で合計される。図２５に図示されるように、プロファイル５０６の一部を形成するために、ピクセル縦列５１０が足し合わされる。この技術を使用すれば、プロファイル５０６は、スポット欠陥５０４によりプロファイル５１４の強度にくぼみがもたらされるスポット欠陥５０４の位置を除き平坦な基線５１２を有する。この時点でスポット欠陥５０４に起因する強度のくぼみは、光束がスポットを通過することを妨げる。

欠陥の他の類型についての展開プロファイル例が図２６及び図２７に図示されている。図２６は、関心領域５１２が線５１６中に貫入する貫入欠陥５１４を有する処理５１０を図示する。この関心領域についてのピクセル縦列の合計は、プロファイル５１８を生成する。ピクセルが線の縁５１６に対して垂直な縦列内で合計されるので、このプロファイルもまた、平坦な基線５２０を有する。５２２におけるプロファイル５１８の強度の増加は、より多くの光束の通過を許容する貫入欠陥５１４によりもたらされ、これにより、欠陥５１４における大きな光強度は、プロファイル５１８に高強度５２２を生成する。

図２７は、関心領域５２２が線５２６上に突出欠陥５２４を有する処理を図示する。この領域についてのピクセル縦列の合計は、欠陥５２４に起因する領域５２９内に低強度を有するプロファイル５２８をもたらす。孔欠陥といった他の欠陥について、及び線幅といった他の特徴についてのプロファイルの展開は同様な方法によって実行され得ることは理解されるべきである。

図２８〜図３１は、図２０〜図２３にそれぞれ図示されている関心領域を使用して、スポット欠陥について展開され得るプロファイルの例を図示する。図２８〜図３１は、対応する関心領域について幅広く変化する強度分布プロファイルを有するプロファイル５３０，５４０，５５０，５６０を図示する。図２９のプロファイル５４０だけが、基線が平坦な良質プロファイルを有しており、プロファイルの特徴領域５４２は特徴の面積に比例する。これら変化するプロファイルは、良質プロファイルを捜し出すために複数の関心領域がどのようにして用いられ得るかを説明する。いくつかの関心領域は満足のいかないプロファイルを生成し得る一方で、他の関心領域は満足のいくプロファイルを生成し得る。したがって、複数の関心領域の使用することは都合がよい。最も満足のいくプロファイルを捜し出すための各プロファイルについての統計の展開は、図１７及び図１８を参照して後述する。

一旦、関心領域について強度分布プロファイルが形成されると、ステップ４２６にて、後の参照のためにこのプロファイルがプロファイルリストに加えられる。その後、制御はステップ４２０にリターンし、他のプロファイルが残りの関心領域について展開される。一旦、これら関心領域の各々についてプロファイルが展開されると、プロファイルの統計を展開することによりプロファイルの質が評価され得る。

プロファイル統計の展開について図１７及び図３２を参照して以下に説明する。図１７はプロファイル統計の展開のための技術を説明するフローチャートである。図３２は、図２５又は図２９のプロファイルのいずれかと類似する強度分布プロファイル６００の詳細を図示する。プロファイル６００はスポット欠陥又は突出欠陥を囲む特定の関心領域に基づき形成される。プロファイル６００は、プロファイルの一例であり、個々の特徴類型は異なる形のプロファイルをもたらし得ることは理解されるべきである。プロファイル６００は、強度軸６０２及び距離軸６０４を有するグラフ上にプロットされる。プロファイル６００は、計測されるべき特徴内の特定の縦列についての合計ピクセル強度を含む特徴領域６０６０を有する。プロファイル６００はまた、基線６０８及び左右余白部６１０、６１２を有する。

図１７に戻り、プロファイルの統計を展開するための技術を説明する。ステップ４３０は各関心領域の全てについて展開された各プロファイルに対して実行される。一旦、全プロファイルについて統計が展開されると、ステップ４０４は終了する。

プロファイルの統計を展開するに当たり、光学の解像度単位の使用が有用である。本発明に係る実施形態の１つでは、解像度単位を評価するために汚れ寸法が経験的に決定される。実施形態の１つでは、汚れ寸法は経験的に以下のように決定され得る。ほとんど水平な基線を有する満足する質のプロファイルを用いることにより、最大強度の２０％（６３０）及び最小強度の８０％（６３４）の計測値が取得される。２０％及び８０％の値により囲まれる範囲内で水平に配置されるピクセル数は、解像度単位の評価である汚れ寸法６３６であると決定される。光学系が完璧であると共に全ての焦点がはっきりと合っており、強度は最大値から０まで段階的に減少せず、急激に移行するので、これは有効な解像度単位の概算である。したがって、汚れは強度の段階的な低下をもたらすので、汚れ寸法の２０％〜８０％強度の計測値は解像度単位の正当な評価値である。当然ながら、他の値及び技術もまた、解像度単位を決定するために用いられ得る。

ステップ４３２では、２分の１強度レベル６２４にて対応する点を見つけだすことにより、プロファイル６００の左端６２０及び右端６２２が決定される。次に、ステップ４３４では、左余白端６４４及び右余白端６４６を決定するために、１解像度単位６４０、６４２に等しい距離が左端６２０及び右端６２２からそれぞれ計測される。対応する左右余白の外側端は、それぞれプロファイル６００の最大強度の５％（６２６）の点６５２、６５４を見出すことにより決定される。

一旦、各々の端を位置決めすることにより左余白部６１０及び右余白部６１２が定義され、ステップ４３６にて、これら２つの余白と共に平均強度値が基線強度６０８を形成するために用いられる。次に、ステップ４３８では、特徴領域６０６だけを残すために基線強度６０８がプロファイル６００から削除される。基線の削除は、背景要素が取り除かれる図１１のステップ２７０と類似の効果を有する。すなわち、特徴の存在に起因しない強度値が除去される。基線を削除する利点は参照画像を取得する必要のないところにある。より詳細には、基線の削除は、マスク上の線及び関心領域間における照度のばらつき、又は僅かな回転を調整する。これらは、傾けられるが真っ直ぐな基線をもたらす。基線を削除した後、余白は、以下のグラフに図示されるように低い標準偏差をもたらす。

ステップ４４０では、基線がどれ位平坦であるかの目安を与えるために、左右余白強度についての標準偏差が決定され、基線がどれ位平坦であるかは、プロファイルが満足する質であるか否かを示すと共に正確な光束読取値をもたらす。例えば、低標準偏差は、満足する基線を示す一方で、データ内の過剰ノイズは、データ点に平均からの大きな偏差をもたらすと共に満足しない基線をもたらす。ステップ４４２では、特徴を通過する総光束数を計算するために、左余白端６４４及び右余白端６４６間の強度が合計される。その後、この総光束数は、特徴の面積又は他の寸法を決定するために用いられる。

総光束数はまた、特徴の高さ又は線幅の決定を助けるために計算される。線幅について、総光束数は計測されるべき線の一部の面積に一致する関心領域の面積をもたらす。例えば、図２４は線３９２の面積３９５を図示する。総光束数が決定される場合には、これは面積３９５の値をもたらす。この面積値をＲＯＩ高さ３９１によって除算すると線幅３９４がもたらされる。

特徴の高さはまた、プロファイルの１つの縦列の総光束数に基づいて決定され得る。総光束数を強度範囲で除算するとその縦列の面積がもたらされる。欠陥が不透明（あるいは完全に透明）であると仮定する場合、縦列は１ピクセル幅なのでその縦列の面積は高い測定値を導く。したがって、高さは面積に等しい。

一旦、光束及び標準偏差がプロファイルについて計算されると、ステップ４４４にて、プロファイルについてのこのデータは後の参照のために格納される。その後、制御は、任意の残存プロファイルについて統計が展開されるステップ４３０にリターンする。

図１８は最も満足いく光束を決定する図１４のステップの実施形態の１つを図示する。最も満足いく光束測定値は、図１７にて各プロファイルについて展開されたプロファイルの統計を参照することにより決定される。ステップ４５０は、特徴が欠陥であるか線であるかを決定する。特徴が欠陥の場合には、左右余白について最低平均標準偏差を有するプロファイルが取り上げられ、そのプロファイルに関連する全光束計測値が欠陥についての決定光束として図１０リターンされる。余白について最低標準偏差を有するプロファイルだけが、最も満足のいく、最も正確な欠陥についての光束測定値を有するので、プロファイルの１つだけがステップ４５２で取り上げられる。すなわち、最良のプロファイルだけが欠陥の面積に比例する総光束計測値を有する。

図２８〜図３１を参照して判るように、関心領域についての種々の配向は広く変化するプロファイルを生成する。（例えば）図２９のプロファイル５４０は、比較的平坦な基線５４１を有するので、それの左右余白についての平均標準偏差は非常に低く、これは、このプロファイルは欠陥を通過する光束又は欠陥により遮断される光束を最も正確に反映する光束計測値を有する特徴領域５４２を提供する旨を示す。一旦、ステップ４５２にてこのプロファイル及び光束が決定されるとステップ４０６は終了する。

一方、特徴が線幅の場合には、ステップ４５４にて全プロファイルについての総光束数値の平均値が決定される。（図２４に図示されるような）線幅について生成された２つの関心領域が線に対して共に同一角度であると共にほぼ同一のプロファイル及び光束数値を生成するので、ステップ４５４では、最低標準偏差を有するプロファイルを選択する代わりに総光束数値の平均値が決定される。ステップ４５６では、おそらく角度付けられている線を補正するために、両プロファイルの左右縁部に基づき回転補正が計算される。この回転補正は、幅広い方法で実行され得る。例として以下の公式が用いられ得る。

theta(θ)=fabs(atan*２(計測中央差，ROI間隔距離))
theta(θ) 補正=cosine(theta(θ))
ここで、計測中央差は各関心領域についてのプロファイルの左側縁位置間の距離であり、ＲＯＩ間隔距離は２つの関心領域間のピクセル単位の距離である。

次に、ステップ４５８では、計測線幅についての補正光束計測値を決定するために計算回転補正（θ補正）が総光束数値の平均で乗算される。その後、ステップ４０６は終了する。

ある環境では、線幅を決定するためにプロファイルを展開するために他の技術が用いられ得る。この技術について図３３及び図３４を参照して説明する。図３３は、他の線７０８から１解像度単位以上の距離７０６離れている線７０４についてプロファイル７０２を展開する処理７００を図示する。２本の線７０４、７０８が１解像度単位以上の距離だけ離れている限り、線領域７０４内のピクセルの合計は線７０４の幅に一致する特徴領域７０８を有する満足いくプロファイル７０２をもたらす。

これに対して、図３４は線７５８から１解像度単位未満の距離７５６離れている線７５４についてプロファイル７５２を展開する処理７５０を図示する。この例では、２本の線が１解像度単位未満しか離れていないので、共に線７５４の幅に一致しない特徴領域７６０、特徴領域７６２及び中間領域７６４を有するプロファイル７５２をもたらす。領域７６０、７６２、７６４により形成されるこの拡大特徴領域は、３本の線が１解像度単位よりも近接しているために生じる。このような組合せ領域は、追加の処理なくして満足いく基線を展開に有用でない。

しかしながら、半波高全幅値を使用することにより、線７５４の幅に対応する特徴領域７６２がやはり定義され得る。この技術では、プロファイルの５０％の点７７０、７７２が定義され、これらは適当な特徴領域の左右端に対応する。一旦、この特徴領域が定義されると、その後、プロファイルの統計を展開すると共に真の線７５４の幅を示す光束測定値を生成するために、図１７、図１８及び図３２を参照して既述したように特徴領域７６２が分析され得る。このような技術が用いられる場合には、半波高全幅値を用いて計測された４つの類型の線幅の各々について較正データを提供するために、４つの追加較正プロットが用いられる。

これら類型の測定値に関連する非線形に起因して、線幅の測定に際して用いる、他の線又は他の特徴に１解像度単位よりも近接している異なる較正プロットの展開は都合がよい。他の特徴の接近は問題となる線の計測に歪みをもたらすので、非線形はある程度生じる。これらの線幅の類型を計測するための多項式較正曲線の展開は、より正確な線幅の決定をもたらす。

「一般的な不透明度、幅及び高さ計測の説明」
課題を解決するための手段にて述べたように、ミクロン単位以下の寸法を有する特徴の不透明度、幅及び高さの正確な計測能力は都合がよい。以下の説明は、それらの寸法を計測するための実施形態を示す。

図４７は不透明物質に関するコントラスト対直径の関係を示すグラフ７８０を図示する。グラフ７８０は、不透明度曲線７８２を図示する。その直径に関連して不透明物質について知覚されたコントラストを表す。不透明度曲線７８２は、光波長よりも大きな直径を有する不透明物質（例えばクロムスポット欠陥）は、点７８４又はそれ以上（１００％コントラスト）にて不透明度曲線に当たる旨を示している。すなわち、点７８４では（及びこの直径よりも大きな不透明物質について）不透明物質はその背景に対して１００％のコントラストを有する。当然のことながら、直径０の特徴に関しては、その背景に対するコントラストは０％となる。しかしながら、これら２点間における、背景に対する不透明物質のコントラストは、０％〜１００％の間で変化する。

１つの理由は、このような特徴の寸法が用いられる光学系の解像度に近づくことにある。すなわち、解像度に近い、又は解像度未満の寸法を有する特徴のにじみは、特徴が完全に不透明の場合であっても１００％未満のコントラストをもたらす。例えば、点７８６は、０．５ミクロンに近い直径を有すると共に、背景に対する約６０％程度のコントラストを有するスポット又は孔欠陥を表す。

都合のよいことに、本発明は、そのコントラストがその計測済直径と比較されるとき、完全には不透明でない物質が不透明度曲線に当たる点を識別する。例えば、（完全には不透明でない汚れ又は他の物質といった）部分的に透明なスポット欠陥は、カメラにより受光されるより多くの光束を生成することになる。（完全に不透明なスポット欠陥と異なり）より多くの光束が受光されるので、スポット欠陥は実際よりも小さな直径を示す。さらに、スポット欠陥は完全には不透明でないので、そのコントラストは完全に不透明なスポット欠陥よりも低い。点７８８は、約０．２ミクロンの計測済直径を有する半透明スポット欠陥の計測済直径を表す。そのコントラストは約３０％である。しかしながら、この計測済直径及びコントラストは、にじみ効果及び半透明のスポット欠陥に起因してそれらがあるべき値よりもいくらか低い。これら測定値及び完全不透明スポット欠陥についての不透明度曲線データを考慮に入れることにより、本発明はスポット欠陥の不透明度百分率を決定することが可能となり、この結果、欠陥の計測寸法を訂正することができる。

上述の情報を用いスポット欠陥の不透明度を解決するために種々の技術が用いられ得る。例えば、図５５は不透明度を経験的に解決する発明の実施形態の１つを示す。この発明の実施の形態では、点７８８を生み出す計測済スポット欠陥は、不透明度曲線上の点７９０に当たるまでその不透明度が調整される。点７９０を生み出す調整不透明度は、スポット欠陥の訂正不透明度として決定される。上記情報が与えられた場合の不透明度に関する解決方法は、分析的に、又は他の同様な技術を用いて実行され得る。

図４８〜図５１は、特徴の幅を決定する技術を説明する。図４８は特徴に関する強度プロファイルの展開８００を説明する。特に、強度プロファイル８０４は、スポット欠陥８０２から展開される。プロファイル８０４は、比較的シャープである、すなわち高曲率を有している。図４９は、比較的大きなスポット欠陥８０６についての強度プロファイル８０４の展開８０１を説明する。プロファイル８０８は、比較的フラットである、すなわち低曲率を有している。２つの図から分かるように、小さな欠陥は大きな欠陥と比較してよりシャープな曲率を有する強度プロファイルを生成する。この観察により、図５０，図５１及び図５６を参照して以下に説明するように、特徴の幅をプロファイルの曲率から計算することができる。

図５０は、曲率計算を説明する特徴についての強度プロファイル８１０である。点Ａ，Ｂ，Ｃは、強度値を示し、強度プロファイル８１０上に配置される。点Ｂはプロファイルピークに在り、点Ａ、Ｃはそのピークから水平方向にオフセットされた位置に在る。プロファイルの曲率は以下の公式を用いて計算される。

曲率＝Ｂ＊２−（Ａ＋Ｃ）
一旦、強度プロファイルについての曲率が計算されると、この数字は以下に説明するように特徴の幅を決定するために用いられる。

図５１は、特徴の幅を決定するために用いられるプロファイルの曲率がどのようにして計算されるかを説明する曲率対幅のグラフ８１８である。グラフ８１８は、特徴のプロファイルの曲率と特徴の幅との間における関係を示す曲線８１９を有する。曲線８１９から分かるように、光波長の約３〜４倍の幅を有する大きな特徴は、０に近い曲率を有するが、光波長に近い又はより小さい幅を有する非常に小さな特徴については、曲率は増加する。強度プロファイル８１０から計算曲率を得て、それを曲線８１９に当てはめることにより、特徴についての幅が決定され得る。本発明の好適な発明の実施の形態では、曲線８１９はルックアップテーブル内に表され、また、等式として表され得る。

図５２〜図５４は、特徴の高さを決定するための技術を説明する。図５２は、幅広い特徴の任意の１つについて計算済みの強度プロファイル８２０である。プロファイル８２０は、１ミクロンよりも概ね大きい寸法の特徴のプロファイルを表すと共に欠陥の高さを計算する際に有用である。縦列８２２は、プロファイル８２０のピークにて中央化されている光強度の１ピクセル幅の縦列である。先に述べたように、光強度の複数の縦列の足し合わせにより、欠陥面積を計算することができる。縦列は１ピクセル幅なので、領域８２２の面積は欠陥の高さに比例する。この方法では、約１ミクロン以上の寸法を有する欠陥高さは既述の技術を用いて計算され得る。

しかしながら、寸法が約１ミクロン未満の特徴（すなわち、光波長に近い寸法を有する特徴）に関しては、にじみ効果がこれら特徴の高さの正確な計測をより困難なものにする。特徴が顕微鏡の解像度に近い場合には、にじみは粒子ビームを用いる計測システムにおいても発生する。
図５３は、用いられる光波長に近い寸法を有する特徴についてのプロファイル８３０を説明する。プロファイル８３２は、取得され得る場合には真のプロファイルを表し、また、欠陥の真の高さに比例する。しかしながら、にじみ効果に起因して、プロファイル８３２は、プロファイル８３４によって示されるような形状をもたらし、予測よりもいくらか平らである。計測された光束、またはプロファイル下の面積は、各プロファイルについて同一である。しかしながら、寸法が約１ミクロン未満である特徴について高さを決定するための縦列８３６に対する依存は、欠陥の真の高さよりもいくらか小さい高さについて値をもたらす。このような特徴の真の高さを取得するために、本発明の実施の形態１つは高さ乗数を用いる。

図５４は特徴の計測済幅と用いるのに適当な高さ乗数との関係を表す曲線８４２を示す幅対高さ乗数のグラフ８４０である。図５６にてより詳細に説明するように、一旦、特徴について幅が計測されると、特徴の真の高さを取得するために曲線８４２から取得された高さ乗数は、計測済高さと乗算される。曲線８４２から分かるように、１ミクロンより概ね大きな幅を有する特徴は、１の高さ乗数を有する。点８４３によって表されるように、約０．５ミクロンの幅を有する特徴は、約２の高さ乗数を有し、０．５ミクロンよりいくらか小さな幅を有する特徴は、約１５の値に接近する高さ乗数を有する。曲線８４２にて表されるデータは、ルックアップテーブル内に格納されることが好ましい。データの引出に関しては図５７を参照して説明する。

「不透明度、幅及び高さの詳細な計算」
任意の種々の特徴及び／又は欠陥についての不透明度、幅及び高さの決定について続く図面を参照してより詳細に説明する。これら量の決定は特定の順序で説明されるが、この順序は説明のための順序であり、また、これらの値は他の順序でも計算され得る。さらに、これらの計算は、特徴及び欠陥の幅広い範囲に適用され得る。既述のように、本発明は特に、可視光線の波長（約０．５ミクロン）に近い、又はそれより小さい寸法を有する特徴の不透明度、幅及び高さを決定するために適用され得る。一般的に、本発明は約１ミクロン未満の寸法を有する特徴に対して上手く機能することが分かっている。より大まかには、他の光波長及び／又は粒子ビームに対して、用いられる波長未満の寸法を有する特徴について上手く機能する。

既述のように、特徴の不透明度の決定は、完全には不透明でない特徴の計測された面積、幅、高さ及び他の寸法の訂正を助ける。不透明度の決定は任意ではあるが、不透明度値の計算は、完全には不透明でない特徴の計測寸法の訂正に役立つ。さらに、不透明度の計算は縁欠陥及び、スポット又は孔といった孤立欠陥に対して用いられ得る。孤立欠陥とその背景との間のはっきりとしたコントラストに起因して、孤立欠陥に関する不透明度の計算はより正確である。縁欠陥に関する不透明度の計算は、参照差引の後に最も上手く実行されることが知られている。例えば、クロム線についての参照画像は、明瞭な背景に対して欠陥だけを生成するために、欠陥を備える線の実画像から差し引かれる。縁欠陥についての調整及び参照差引技術は、満足のいくコントラストの計測を可能にし、この結果、満足のいく不透明度が計算され得る。さらに、不透明度の計算は、寸法計測値の訂正補助に加えて、特徴が何から形成されているかを決定する際に役立つ。例えば、不透明度が約１００％である「堅い」特徴は、金属又は近似物質であると考えられ、一方、不透明度の低い「柔らかい」特徴は、汚れのような不透明物質であると考えられ得る。

図５５は、これにより特徴の不透明度が決定され、この結果、特徴の寸法が訂正され得る実施形態の１つを説明するフローチャートである。ステップ８５２では、レンズ光学特性、装置特性、にじみ等を補整する際に用いるために特徴の計測直径（又は他の寸法）を調整するための較正データが展開される。本発明の好適な発明の実施の形態では、このステップは、前述の図８のステップ２０２に記載されているように実行され、また、ピクセル単位の計測値が正しいミクロン単位に変換されることを許容する。

ステップ８５４は特徴の不透明度を決定する際に用いるための較正データを展開する。この不透明度較正データは、図４７に図示される不透明度曲線に現れ得る。本発明の好適な発明の実施の形態では、この不透明度較正データは、コントラスト対直径のルックアップテーブル内に格納される。この不透明度較正データを展開するために、すなわち図４７の不透明度曲線及び／又はコントラスト対直径のルックアップテーブルを生成するために、異なる直径の多くの完全不透明特徴は、各々計測コントラストを有する。したがって、コントラスト対直径ルックアップテーブルは、完全に不透明である任意の寸法の特徴に関するコントラストの百分率を提供する。以下に説明するように、このテーブルは完全には不透明でない特徴の不透明度を決定する際に有用である。本発明の実施の形態の１つでは、ステップ８５４は各類型の欠陥又は特徴について異なるルックアップテーブルを展開する。いくつかのカメラが線形特性を有すると共に暗又は明領域にてより多くのゲインを有するので、２つのテーブルが展開される。カメラが線形特性を有する場合には、一般的に２つのテーブルは同一である。

次に、ユーザ関心領域が計測すべき特徴の周りに展開される。好適な発明の実施の形態では、ユーザ関心領域は図８のステップ２０４〜２０８にて記述されているように展開される。ステップ８５６では、このユーザ関心領域はレンズのにじみ距離に基づき双方向に広がる。ユーザ関心領域の拡張は、光波長に近い寸法を有する極めて小さいいくつかの特徴があることにより生じる画像の不鮮明化をも許容する。好適な発明の実施の形態では、領域は各方向に１にじみ距離だけ拡張される。各レンズは、自身に関連する特定のにじみ距離を有し得る。ステップ８５８では、拡張ユーザ関心領域内の最明ピクセル及び最暗ピクセルについての強度値が決定される。

ステップ８６０は、好ましくは明ピクセル値から暗ピクセル値を差し引くと共に、その結果を画像強度範囲で除することによりこの領域内の特徴コントラストを計算する。この領域についての画像強度範囲は、図１２の例に図示されているように決定されることが好ましい。完全には不透明でないこれら特徴について、計算特徴コントラスト値は、期待され得る値よりも小さい。

ステップ８６２は、特徴の直径（又は他の寸法）を決定する。特徴の直径の決定は、本明細書中に記載されている方法と近似する種々の方法で実行され得る。特徴の直径は、図８のステップ２１０に記載されているように決定されることが好ましい。次に、特徴の直径が、図８のステップ２１２に記述されているように先に展開された直径較正データを用いて訂正される。ステップ８６２は、プロセス全般の早い時期に実行されてもよい。完全に不透明な特徴について、決定済直径及び計算済特徴コントラストは、図４７の不透明度曲線上に又は非常に近接して配置されるデータ点を生成することが予測される。完全には不透明でないこれら特徴について、そのようなデータ点は不透明度曲線からはずれる、例えば点７８８、ことが予測される。

ステップ８６４は、先に計算済の特徴コントラスト、ステップ８６２にて決定された直径、及びステップ８５４にて先に展開済のコントラスト対直径ルックアップテーブルを用いて特徴の不透明度を解決する。この時点で、不透明度は、取得した情報と共に種々の技術を用いることにより解決され得る。例として、不透明度は公式を展開することにより分析的に決定され得る。不透明度の解決は、ニュートンの法則を用いて経験的に実行されることが好ましい。

ニュートンの法則を使用して、不透明度は次のようにして解決され得る。特徴の不透明度は１００％未満なので、そのコントラストは予測よりも小さい。また、小さな計算済面積及び直径に起因する特徴の半透明度はより多くの光束が光学系に到達することを許容するので、それの計測済の直径は予測よりも小さい。したがって、これら２つに基づくデータ点は、図４７の不透明度曲線上にある必要はない。データ点が曲線を外れる場合には、どちらが曲線上にデータ点をもたらすかを調べるために、当業者は、特徴の不透明度百分率を用いて経験的に推測し得る。一旦、不透明度値についての訂正が発見される、その訂正が不透明度曲線上のデータ点として置かれると、訂正不透明度が決定される。既述のように、この繰り返し処理は、ニュートンの法則、及びステップ８５４にて展開されコントラスト対直径ルックアップテーブルを用いて実行されることが好ましい。

一旦、特徴の不透明度が決定されると、ステップ８６６は、特徴の計測済直径又は面積を訂正する。訂正面積は計測済面積を不透明度で除することにより決定され、また、訂正直径は計測済直径を不透明度の平方根で除することにより決定される。以下に説明するようにして決定される計測済高さについて、その値は計測済高さを不透明度で除することにより訂正され得る。

図５６は本発明に係る発明の実施の形態の１つに従う特徴の幅を決定するための技術を説明するフローチャートである。ステップ８７２では、レンズ光学特性、装置特性、にじみ等を補整する際に用いるために特徴の計測直径（又は他の寸法）を調整するための較正データが展開される。本発明の好適な発明の実施の形態では、このステップは、前述の図８のステップ２０２に記載されているように実行され、また、ピクセル単位の計測値が正しいミクロン単位に変換されることを許容する。

ステップ８７４は特徴の幅を決定する際に用いるための曲率較正データを展開する。この曲率較正データは、図５１に図示される曲線に現れ得る。本発明の好適な発明の実施の形態では、この曲率較正データは、コントラスト対直径ルックアップテーブル内に格納される。

従来技術は、製造環境におけるサブミクロン寸法での特徴の幅の計測に困難さを有していた。発明の実施の形態の１つでは、本発明は、先ず円であることが既知である欠陥の面積を計測することによって曲率対幅ルックアップテーブルについてのデータを展開することによりこの障害を解決する。これらの欠陥がサブミクロン寸法であっても、正確な面積は本明細書中に記載されている技術を用いて決定され得る。そして、これら既知の円欠陥に関する面積から幅（又は直径）を引き出すことは簡単なことである。一旦、欠点についての幅が決定されると、この欠陥についての強度プロファイルの曲率が以下のステップ８８０にて説明される技術を用いて計算される。数多くのこれら既知の円欠陥について曲率及び幅が計算されると、これらのデータ点は、ステップ８８２における将来の参照のために曲率対幅ルックアップテーブル内に格納される。ルックアップテーブルは、特徴の各類型について展開され得る。

あるいは、既知のサブミクロン幅（又は直径）の欠陥は、曲率対幅ルックアップテーブルに関するデータ点生成用の計算済のプロファイルの曲率を有し得る。サブミクロン欠陥の幅は、原子間力顕微鏡のように高価で、精巧な装置を用いて計測され得る。

次に、ユーザ関心領域が計測すべき特徴の周りに展開される。好適な発明の実施の形態では、ユーザ関心領域は図８のステップ２０４〜２０８にて記述されているように展開される。ステップ８７６では、ステップ８５６にて記述されているようにこのユーザ関心領域はレンズのにじみ距離に基づき双方向に広がる。

ステップ８７８は、強度プロファイルは多くの方法で計算され得る。好適な発明の実施の形態では、プロファイルは図８のステップ２１０から図１４のステップ４０２に記載されているように計算される。特定の特徴について複数の強度プロファイルが展開される場合には、最良のプロファイルの選択を補助するために、図１４に記載されているようにプロファイル統計が展開され得る。ステップ８８０は、プロファイルのピークにおける強度プロファイルの曲率を計算する。例として、曲率は図５０に記載されているように計算される。

ステップ８８２はステップ８８０にて計算されたピーク曲率、及びステップ８７４にて展開された曲率対幅ルックアップテーブルを用いてピクセル単位の特徴の幅についての問題を解決する。例として、計算済曲率値をピクセル単位の特徴の幅にマップするために図５１の曲線８１９が用いられる。既述のように、低曲率を有する特徴は広い幅を有し、一方、強度プロファイルが高曲率である特徴は比較的狭い幅を有する。都合のよいことに、本発明の技術は、寸法が光波長に近い特徴についての幅の計算を許容する。ステップ８８４は、ステップ８７２にて展開された直径較正データを用いて、このピクセル単位の幅をミクロン単位の幅に変換する。これら小さな特徴の計測が向上されるので、直径較正曲線は、より直線状となり、また、選択的になる。

幅は他の方法によっても決定され得る。例として、約０．６ミクロン以上の寸法である特徴の幅は半波高全幅値を用いて決定され得る。しかしながら、上記した曲率技術は約０．５ミクロン未満の寸法の特徴に好適である。

図５７は、本発明の係る発明の実施の形態に従う、それにより特徴の高さが決定される１つの技術を説明するフローチャートである。ステップ９０２では、レンズ光学特性、装置特性、にじみ等を補整する際に用いるために特徴の計測直径（又は他の寸法）を調整するための較正データが展開される。本発明の好適な発明の実施の形態では、このステップは、上記図８のステップ２０２に記載されているように実行され、また、ピクセル単位の計測値が正しいミクロン単位に変換されることを許容する。

ステップ９０４は、特徴の計測済幅に基づき計測済高さを調整するために有用な高さ乗数データを展開する。発明の実施の形態の１つでは、高さ乗数は、既知の寸法を有する多くの円欠陥の計測値から引き出される。（例えば、VERIMASKに基づく）例えば、０．２５ミクロンの直径を有する既知の円欠陥について考えてみる。明細書中に記載した技術を用いることにより、面積が計測され、直径が決定される。あるいは、面積及び直径は計測される必要がなく、（他のソースに基づく）特徴の正式な直径を訂正直径と見なし得る。面積及び直径は、より正確な結果を得るために、本明細書中に記載されている技術を用いて計測されることが好ましい。

当然のことながら、円欠陥の場合には、直径は高さ及び幅でもある。一旦、直径が０．２５ミクロンであると決定されると、ステップ９０６に記載される技術を用いて欠陥の高さが計測される。最適には、この計測済高さは計測済直径と等しくあるべきであるが、図５２及び図５３に記載されているように、計測済高さは予測よりも小さくなる。例えば、計測済高さは０．０５ミクロンであり得る。０．２５ミクロンの計測済直径を０．０５ミクロンの計測済直径で除することにより高さ乗数５が取得される。したがって、０．２５ミクロンの計測直径（又は計測幅）を有する欠陥に対しては、計測高さを訂正するために高さ乗数５が用いられるべきことが分かる。数多くの種々の寸法の既知の円欠陥を計測することにより、図５４に図示するような幅対高さ乗数曲線が展開される。このような計測値からのデータは高さ乗数ルックアップテーブル内に格納されることが好ましい。ルックアップテーブルは、各特徴類型について展開され得る。

ステップ９０６では、特徴の高さがピクセル単位で計測される。特徴の高さは、多くの方法にて計測され得、好適な発明の実施の形態では、高さは図８のステップ２０４〜２１０に記載されているように計測される。一旦、高さが計測されると、ステップ９０８にて高さ乗数ルックアップテーブルを用いてこの高さは訂正される。テーブルを使用するために、ステップ９０６にて計測された高さと後に乗算される適当な高さ乗数と関連づけるために（例えば、図５６にて計測される）計測幅が用いられる。
特徴は完全には不透明でないので、ステップ９１０では、計測高さを不透明度で除することにより高さが不透明度について訂正される。不透明度は、図５５を参照して説明したように決定されることが好ましい。最後に、ステップ９１２では、ステップ９０２にて展開された直径較正データを用いてピクセル単位の訂正高さ値がミクロン単位の値に変換される。

「曲率半径の一般的な背景」
発明の実施の形態の１つはまた、フォトマスク上に在る特徴の角の曲率半径の決定し有用である。一般的に、この発明の実施の形態は、幅広い媒体の任意の角の曲率半径の決定に有用であり、特に、概ね顕微鏡解像度に近い、又は、それより小さい寸法の半径を伴う場合に有効である。

フォトマスク及び他の製造物の製造工程では、特徴の角のシャープさが工程の品質を示す有用な指標となる。一般的に、シャープな（半径が小さい）角は、良好な焦点及び工程制御を示す。したがって角の丸みの計測は、一般的にフォトマスクの製造に際して工程制御のために用いられる。

現在、角の丸みは、既知の高倍率で角の画像を受けとり、そして、異なる半径の円を備えるテンプレートを重ね合わせることにより計測されている。角に最も良く一致するテンプレートの円は、画像倍率の訂正の後角の半径を与える。

不都合なことに、その操作の容易性及び速度の点で好まれている光学顕微鏡は約０．２５ミクロ未満の半径の計測を許容しないので、現在のフォトマスクで用いられている小さなジオメトリは、これらの計測を困難にする。シャープであるか否かに関わらず、任意の角は０．２５ミクロン（あるいは顕微鏡解像度の約半部）の半径を有するように見える。これに代えて、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）、集束イオンビーム（ＦＩＢ）顕微鏡、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）、又は紫外線（ＵＶ）を用いる光学顕微鏡といった高解像度顕微鏡を用いて計測値が取得される。これらの方法は、高価で、遅く、複雑であり、また、製造環境には不適当な傾向にある。したがって、速く、安価で、製造環境に適している、概ね顕微鏡の解像度未満の寸法を有する角半径を正確に計測するための技術を有することが望まれる。

「曲率半径の詳細な説明」
ここに記載する方法は、「明領域」及び「暗領域」を提供する従来の光学顕微鏡又は画像方法を使用することができる。図５８及び図５９に図示されるように、基本技術は、完全な角（半径０）を含む領域９２０の光束面積を計算し、実角９２３を含む対応領域９２２の光束面積を差し引き、そして、その差から半径９２４を計算する。

他の発明の実施の形態では、領域の光束面積は計算された半径が既知の参照角を含む。その差から半径９２４を計算するために、実角９２３を含む対応領域９２２の光束面積から差し引かれる。したがって、参照角を生成する以下のステップ５〜７が実行される必要はない。そして、既知の半径を有する参照角が与えられた場合の光束面積差に基づき曲率半径を決定するために、以下のステップ１０が修正される。例えば、半径＝sqrt（4A/π+(参照角半径)２）である。

都合の良いステップは、それに近接する縁を使用して完全角の光束面積を推測する。例えば、図６３に図示するように、これは角領域９６２をピクセル又は角から適当な距離離れている（一般的には２にじみ距離）縁領域９６３〜９７０に基づくデータから外挿されたプロファイルで置換することにより実行され得る。好適な実施例では、外挿は以下のステップ５〜ステップ７にて実行される。

好適な実施例は、角参照プロファイルを生成するために領域９６４〜９７０に基づくプロファイルを外挿すると共に乗算し、角領域の計測プロファイルを角参照プロファイルから差し引き、そして、光束差を生成する角半径を計算することにより、図６３の角領域９６２についての参照プロファイルを生成する。

発明の実施の形態の１つは、曲率半径を計算するために以下のステップを使用する。ステップ１は計測すべき角の画像をディジタル化する。ステップ２は、角の方向を図６０に図示するようにするために画像を回転させる。これはまた、以下に説明する関心領域（ＲＯＩ）の好適な配置によって達成され得る。回転は９０度又は端数度の増分であり得る。ステップ３は、３個のＲＯＩを定義する。１つは、６にじみ距離の幅、及び４にじみ距離の高さを有し、画像内の角の左方及び上方へ２にじみ距離に位置する左上角の角ＲＯＩ９３２である。この位置は、操作者によって、又は参照縁発見技術を用いて決定され得る。２つの他のＲＯＩは、参照ＲＯＩ１（９３４）及び参照ＲＯＩ２（９３６）である。それぞれ角ＲＯＩと同一の寸法を有し、また角ＲＯＩの近傍下に積み重ねられた位置を有する。

ステップ４は図６０に図示する３つのＲＯＩの強度プロファイルを取得する。これは角プロファイル（図６２、９４２）及び２つの参照プロファイルを生成する。図６１に図示されるように、ステップ５は、参照プロファイル１（９５４）を垂直端の任意の偏差について、垂直線の左又は右に訂正する仮定参照プロファイル０（９５６）を計算する。（垂直端が正確に垂直であることが既知の場合には、このステップは、飛ばされ得るとともに、参照プロファイル１（９５４）は仮定参照プロファイル０（９５６）中に複製される。）。より詳細には、このステップは、参照プロファイル１（９５４）及び参照プロファイル２（９５２）のサブピクセル５０％敷居値の交差位置を計算する。そして、このステップは、参照プロファイル１をプロファイル２とプロファイル１との間の端数ピクセル移動分だけ左又は右に移動させる。したがって、このステップは、角ＲＯＩ内に予測される垂直端プロファイルを与える。

ステップ６は、それらが垂直端減衰プロファイルを表すように仮定参照プロファイルを０〜１の間に標準化する。ステップ７は、以下のように２つの縁の勾配について訂正される（曲率半径０の）角参照プロファイルを生成する。角プロファイル９４２を２つの部分に分け（図６２）、（４にじみ距離幅の）左側９４４を（２にじみ距離幅であり得る）右側９４６の直線外挿で置換する。これは予測される水平端９４８が角を有しないことを説明する。結果プロファイル９４８をステップ６にて標準化された垂直端減衰プロファイル（９５６）で乗算することにより、角標準プロファイルが得られる。

ステップ８は、角参照プロファイルから角プロファイル９４２を差引き、総光束差を得るためにその差を足しあわせる。あるいは、総光束値は、総光束差を生成するために角プロファイル及び差し引かれた光束について計算され得る。ステップ９は、（面積ピクセル単位の）光束面積差を得るために、前記したように画像のコントラスト範囲に対して総光束差を標準化する。

ステップ１０は、（ここでは、正方形の４つの角の内の１つだけが計測されるので）円とそれが含む正方形との面積差が光束面積差の４倍に等しい場合、円の半径を見いだすことにより光束面積差を与える曲率半径を計算する。例えば、半径＝sqrt(A(1−π/４))。（ここで、Aはピクセル単位の光束面積差であり、半径はピクセル単位の角半径である）。

ステップ１１は、光学システムに基づき計測又は計算された簡易尺度因子を用いて、又は、前述の外部から引き出された参照計測値に基づく較正曲線を用いて、角半径をピクセルからミクロンのような物理単位に変換する。

曲率半径を計算するための他の方法は、領域９６４，９６６，９６８，９７０内の「５０％」敷居値の交点に基づき、水平端及び垂直端についての端部式（Ｙ＝ｍＸ＋ｂ）を計算する。これらの等式から完全に半径０の角を表す２値画像が生成される。そして、この参照画像又はそのプロファイルから角領域９６２の計測済画像又はプロファイルが差し引かれ、そして全ピクセルに基づく光束差が足し合わされる。最後に、上記ステップ９に続いて光束面積、ピクセル単位の半径、及び物理単位の半径が計算される。

敷居値は５０％のエネルギ（標準化された縁を横切る強度の積分）に一致すべきであり、５０％強度に一致すべきではないので、この別の方法における都合の良いステップは、使用するための実際の敷居値を決定する。にじみが対称の場合には、これらの値は同一であり、対称でない場合には、５０％のエネルギに対応する強度がいくつかの方法で計算され得る。

例として、１つの方法は、縁横断標準化強度の強度を計算し、また、５０％と交わる位置を選び、その位置に対する縁強度値を内挿する。これはまた、以下のように反復され得る。５０％敷居値から開始し、縁位置を計算し、その縁位置を有する領域の２値画像を計算し、そして、その領域内の総光束値と標準化された計測画像内の総光束値とを比較する。そして、計測画像と２値画像とが同一の総光束数を有するまで敷居値を少しずつ調整する。

「照明及び検査の実施形態」
本発明は幅広い光源及び／又は粒子顕微鏡（例えば電子顕微鏡）と共に用いられる。先ず、光源について考察すると、媒体を照射するために透過照明、明領域照明（軸照明とも呼ばれる）、及び暗領域照明（傾斜照明）を用いることが当業者によって知られている。他の近似する照明技術もまた用いられ得、また、本発明はこれら照明技術の任意の技術と共に用いられ得る。例えば、微粒子成分、特徴、欠陥及び／又は線幅について表面を検査するためにビデオ検査装置上で上記照明技術の内の１つを用いることが望ましい。実際、一定の検査装置は１つ以上の照明技術を同時に使用し得、これにより、操作者による粒子及び特徴の識別及び寸法決定を補助する。特定の粒子又は特徴は、一定の類型の照明下で最も良く現されるので、１つ以上の照明技術を用いることは都合がよい。

既述のように、本発明と共に用いられ得る１つの照明技術は透過照明である。この技術を用いることにより、種々の累計の特徴を識別すると共に寸法を決定するために、光は検査下にある媒体を透過させられる。透明な媒体は全透過光を遮断しないので、透過照明技術は、透明な媒体に対して最も有用である。透過照明と共に好適に用いられる媒体には、ガラスレクチル、半導体マスク等、他の透明媒体、及び半透明媒体が含まれる。透過照明を用いることにより、異なる特徴が暗く又は明るく現れ得る。スポット欠陥、クロム線、又は他の不透明物質は暗く現れるのに対して、ガラスレクチル上の孔又はクロム線の不存在部分は、透過光が透明媒体の通過を許容するので明るく現れる。

他の照明技術は明領域照明である。透過照明とは異なり、明領域照明は、検査下にある媒体に向けられた光源を用い、光源からの光は媒体から反射される。一般的な設定では、光源はレンズ軸に対して垂直に配置され、光は反射鏡によって軸方向に沿って媒体上に向けられる。そして、カメラ又は他の読み取り装置は、媒体から反射した光を読み取る。明領域照明は、シリコンウェハ等の物質のように不透明な表面に都合がよい。完全に又はほとんど不透明な媒体については、光が透過されないので透過照明は特に有用でなく、反射光を利用する明領域照明がより都合が良い。さらに、明領域照明は、ガラス、半導体マスク等の透明媒体と共に用いられ得る。何故なら、これら媒体は光を透過し得るのみならず、光を反射し得るからである。一般的に、任意の反射物質は、明領域照明を用いる分析に適当である。特に、明領域照明は、シリコンウェハ、クロム表面等の上の過剰なクロム、汚れ、他の微粒子物質の識別及び寸法決定に有用である。

平らな表面は光を反射するので、明領域照明を用いる場合平らな表面は明るく現れ、一方、平らでない表面、粒子又は特徴は、光が反射されて読み取り装置に戻ることを許容しないので、暗く現れる。例えば、明領域照明を用いる場合、スポット欠陥、孔、クロム線、線突出等は暗く現れ、一方、平らな表面又はクロム線の欠如している部分は明るく現れる。一般的に、寸法が約１ミクロン未満の任意の特徴又は欠陥は、光の波長に近いので暗く現れる。全ての小さいものは平らに現れる必要がなく、したがって、暗く現れる。

本発明と共に好適に用いられる他の照明技術は、暗領域照明である。暗領域照明では、光源は一般的に分析下の媒体に対して斜めに配置されている。一般的な設定では、円形蛍光灯がレンズ及び分析下の媒体を取り囲み、横から光を照射する。光が横から照射されるので、平らな媒体はレンズに向けて光を反射しないため暗く現れる。しかしながら、スポット欠陥、孔、クロム線、線突出等は、それらの曲がった又は丸い形状が、一定量の光が反射されレンズに入射することを許容するので、しばしば暗い背景よりも明るく現れ得る。例えば、シリコンウェハのような平らな媒体内の孔又は切り込みは明るく現れ、一方、平らなウェハそのものは暗く現れる。

本明細書中に記載されている本発明に係る種々の発明の実施の形態はまた、電子顕微鏡、又は集束イオンビーム（ＦＩＢ）顕微鏡等の種々の粒子顕微鏡と共に用いられ得る。したがって、光計測値に対する多くの参照が形成され、また多くの計測値及び単位が可視光に対して適用可能であるが、本発明はこれに限定されるものではない。参照は、本発明の説明を容易にするために可視光計測値に対して形成されたものである。本発明の技術はまた、他の粒子及び電子を用いて形成される計測に対しても適用可能である。したがって、「波長」に対する参照は光の波長、電子の波長、又は計測に用いられる他の粒子の波長を意味する。

「コンピュータシステムの実施形態」
図６４は、本発明に係る発明の実施の形態に従うコンピュータベースシステムを表す。コンピュータシステム１００は、一次記憶装置１０４（例えば、リードオンリメモリ、すなわちＲＯＭ）、及び一次記憶装置１０６（例えば、ランダムアクセスメモリ、すなわちＲＡＭ）を含む記憶装置と接続されている任意の数のプロセッサ１０２（中央演算処理装置、すなわちＣＰＵともいう）を備えている。当業者によって良く知られているように、一次記憶装置１０４は、データ、及び命令をＣＰＵ１０２に対して単一方向に転送し、一次記憶装置１０６は、一般的にデータ、及び命令を双方向に転送する。これら一次記憶装置の双方は、以下に記述する任意の好適なコンピュータ読み取り可能媒体であり得る。大容量記憶装置１０８もまた、双方向に転送可能であるようにＣＰＵ１０２と接続されており、また追加データ記憶容量を提供し、さらに以下に記述する任意の好適なコンピュータ読み取り可能媒体であり得る。大容量記憶装置１０８は、プログラム、データ等を記憶するために用いられ、また、一般的に一次記憶装置よりも遅い二次記憶装置（例えば、ハードディスク）である。大容量記憶装置１０８内に保持されている情報は、適当な場合に、一般的な方法により仮想メモリとしてＲＡＭ１０６の一部として組み込まれ得ることは理解されるべきである。ＣＤ−ＲＯＭ１１４といった特定の大容量記憶装置もまたＣＰＵに向けて単一方向にデータを転送する。

ＣＰＵ１０２はまた、これらに限定されるものではないが、ビデオモニタ、トラックボール、マウス、キーボード、マイクロホン、接触感応ディスプレイ、トランスジューサカードリーダ、磁気又は紙テープリーダ、タブレット、スタイラス、音声又は手書き認識装置、生物測定リーダ、あるいは、他のコンピュータを含むインターフェース１１０と接続されている。最後に、ＣＰＵ１０２は、コンピュータ、あるいは１１２として一般的に示されているネットワーク接続回路を使用する通信ネットワークと接続され得る。このようなネットワーク接続を備えることにより、ＣＰＵは、上記方法のステップを実行に伴い、ネットワークから情報を受け取り、あるいは、ネットワークに向けて情報を出力できることが予想される。さらに、本発明の方法の実施形態は単体ＣＰＵ１０２上で実行され得、または、処理の一部を共有する遠隔ＣＰＵと共にインターネットのようなネットワーク接続上で実行し得る。

さらに、本発明に係る発明の実施の形態は、種々のコンピュータ実行操作を実行するためのプログラムコードをその上に有するコンピュータ読み取り可能媒体を備えるコンピュータ記憶媒体製品に関連する。媒体及びプログラムコードは本発明のために特別に設計されると共に構成されたものであり得、あるいは、コンピュータソフトウェア業界の当業者にとって周知及び入手可能なものであり得る。

コンピュータ読み取り可能媒体の例には、これに限られるものではないが、ハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスク、磁気テープのような磁気媒体、ＣＤ−ＲＯＭディスクのような光媒体、フロプティカルディスクのような光磁気媒体、及び、特定用途向け集積回路（（ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理装置、ＲＯＭ及びＲＡＭ装置のようなプログラム命令を記憶し、実行するために特別に構成されたハードウェア装置がある。プログラム命令には、例えば、コンパイラによって生成される機械コード、及びインタプリタを使用するコンピュータによって実行され得る高レベルコードを含むファイル、の双方が含まれる。

以上、理解を容易にすることを目的にいくつかの発明の実施の形態に基づき本発明を詳細に説明したが、特許請求の範囲の範囲内でいくらかの変更、改良が実施され得ることは明らかである。例えば、ビデオ画像入力は幅広いソースからもたらされ得る。また計測は、種々の媒体上に現れるミクロンレベルの数々の特徴に対して実行することが可能であり、必ずしもフォトマスクに対して実行される必要はない。例えば、本発明はセル等の生物標本に対しても適用可能である。また、電子顕微鏡又は他の粒子顕微鏡と同様に任意の類型の光顕微鏡が用いられ得る。さらに、本発明は、端子、ビア又はその他の意図的な特徴を含む幅広い特徴の計測に適用され得る。したがって、上記、発明の実施の形態は、限定としてではなく説明として捉えられるべきであり、いかなる場合も本発明は明細書に記載の詳細事項に限定されるべきでなく、特許請求の範囲及びその均等の範囲によって定義されるべきである。

本発明に係る発明の実施の形態の１つに従う計測システムの構成図である。 図１に示す計測システムで用いられるコンピュータシステムの実施形態のブロック図である。 ユーザ関心領域により囲まれているフォトマスクの特徴の１つを図示する説明図である。 ユーザ関心領域により囲まれているフォトマスクの特徴の１つを図示する説明図である。 ユーザ関心領域により囲まれているフォトマスクの特徴の１つを図示する説明図である。 ユーザ関心領域により囲まれているフォトマスクの特徴の１つを図示する説明図である。 ユーザ関心領域により囲まれているフォトマスクの特徴の１つを図示する説明図である。 発明の実施の形態の１つに従う較正データを展開すると共に写真マスクの特徴の寸法を計測するためのフローチャートである。 図８の較正データ展開ステップの詳細なフローチャートである。 図９の特徴領域演算ステップの詳細なフローチャートである。 図１０のビデオデータ前処理ステップの詳細なフローチャートである。 図１１の強度範囲決定ステップの詳細なフローチャートである。 図１１の画像分離及び特徴決定ステップの詳細なフローチャートである。 図１０の光束決定ステップの詳細なフローチャートである。 図１４の複数領域生成ステップの詳細なフローチャートである。 図１４のプロファイル展開ステップの詳細なフローチャートである。 図１４のプロファイル統計展開ステップの詳細なフローチャートである。 図１４の最良光束決定ステップの詳細なフローチャートである。 マスクの特定の特徴についてのヒストグラムを示すグラフである。 特定の欠陥を囲むシステム関心領域の配向の１つを示す説明図である。 特定の欠陥を囲むシステム関心領域の配向の１つを示す説明図である。 特定の欠陥を囲むシステム関心領域の配向の１つを示す説明図である。 特定の欠陥を囲むシステム関心領域の配向の１つを示す説明図である。 線幅のプロファイルを展開するために用いられる２つのシステム関心領域を示す説明図である。 特定の特徴についての強度分布プロファイルを生成するために、解析用原画像のシステム関心領域がどのようにして足し合わされるかを示す説明図である。 特定の特徴についての強度分布プロファイルを生成するために、解析用原画像のシステム関心領域がどのようにして足し合わされるかを示す説明図である。 特定の特徴についての強度分布プロファイルを生成するために、解析用原画像のシステム関心領域がどのようにして足し合わされるかを示す説明図である。 用いられるシステム関心領域の配向に依存する、図２５の解析用原画像についての強度プロファイルの可能性ある結果を示す説明図である。 用いられるシステム関心領域の配向に依存する、図２５の解析用原画像についての強度プロファイルの可能性ある結果を示す説明図である。 用いられるシステム関心領域の配向に依存する、図２５の解析用原画像についての強度プロファイルの可能性ある結果を示す説明図である。 用いられるシステム関心領域の配向に依存する、図２５の解析用原画像についての強度プロファイルの可能性ある結果を示す説明図である。 図２５の強度分布プロファイルの詳細図である。 他の線から１解像度単位以上離されている線の線幅についての強度プロファイルの展開を示す説明図である。 他の線から１解像度単位未満離されている線の線幅についての強度プロファイルの展開のための半波高全幅値法の適用例を示す説明図である。 原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を使用して取得された参照計測値に基づく特定の欠陥類型についての較正グラフである。 原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を使用して取得された参照計測値に基づく特定の欠陥類型についての較正グラフである。 原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を使用して取得された参照計測値に基づく特定の欠陥類型についての較正グラフである。 原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を使用して取得された参照計測値に基づく特定の欠陥類型についての較正グラフである。 ビッカース装置を使用して取得された参照計測値に基づく特定の欠陥類型についての較正グラフである。 ビッカース装置を使用して取得された参照計測値に基づく特定の欠陥類型についての較正グラフである。 ビッカース装置を使用して取得された参照計測値に基づく特定の欠陥類型についての較正グラフである。 ビッカース装置を使用して取得された参照計測値に基づく特定の欠陥類型についての較正グラフである。 一旦、取得された参照計測値に基づく異なる線幅の類型についての較正グラフ例である。 一旦、取得された参照計測値に基づく異なる線幅の類型についての較正グラフ例である。 一旦、取得された参照計測値に基づく異なる線幅の類型についての較正グラフ例である。 一旦、取得された参照計測値に基づく異なる線幅の類型についての較正グラフ例である。 不透明物質についてのコントラスト対直径の関係を示すグラフである。 スポット欠陥についての強度プロファイルの展開を示す説明図である。 比較的大きなスポット欠陥についての強度プロファイルの展開を示す説明図である。 本発明に係る発明の実施の形態の１つに従う曲率計算を示す特徴についての強度プロファイルを示す説明図である。 特徴の幅を決定するために用いられる曲率対幅の関係を示すグラフである。 高さがどのように計測され得るかを示すと共に、幅広い特徴の任意の１つについて計算された強度プロファイルを示す説明図である。 用いられる波長に近い寸法を有する特徴のプロファイル及び高さ計測を示す説明図である。 特徴の高さを決定するために用いられる幅対高さ乗数の関係を例示するグラフである。 特徴の不透明度を決定する１つの実施例を説明するフローチャートである。 本発明に係る発明の実施の形態の１つに従う特徴の幅を決定するための技術を説明するフローチャートである。 特徴の高さを決定する１つの実施例を説明するフローチャートである。 実際の角の曲率半径を決定する際に有用な参照角を示す説明図である。 実際の角とその曲率半径を示す説明図である。 角の曲率を決定する際に用いられる関心領域を図示する説明図である。 角に関連する領域から展開されるプロファイルを示す説明図である。 角に関連する他のプロファイルを示す説明図である。 角の半径を決定するための他の実施例を示す説明図である。 本発明に係る発明の実施の形態を実行するために好適な一般的なコンピュータシステムのブロック図である。

符号の説明

１０…特徴計測システム
１２…ビデオ検査装置
１４…コンピュータシステム
１６…プリンタ
２０…ビデオカメラ
２２…レンズチューブ
２４…レンズ
２６…媒体
３０…ハードウェア
３２…高解像度モニタ
３４…キーボード
３６…マウス又はトラックボール
３８…ケーブル

Claims (4)

1. 媒体上に存在する特徴の寸法を計測する方法であって、
   前記計測されるべき特徴の画像を受け取り、
   前記特徴に対応する総光束計測値を決定し、
   前記総光束計測値を使用して前記特徴の前記寸法を決定し、
   前記計測されるべき特徴の寸法は、前記計測に使用される波長の約２倍未満であり、
   前記総光束計測値を決定する工程は、
   前記計測されるべき特徴を含む領域を横切る各ピクセル列に沿って光束を足し合わせることによって光強度分布プロファイルを展開する工程と、
   前記光強度分布プロファイルに関する積分演算によって前記総光束計測値を求める工程と、
   を含む、方法。
2. 請求項１記載の方法において、さらに、
   前記特徴の計測寸法と実寸法との関係を非線形に補正するための非線形較正曲線を参照して前記寸法を補正する、方法。
3. 請求項１記載の方法において、
   前記光強度分布プロファイルから基線を差し引くことによって前記総光束計測値を求める、方法。
4. 請求項１記載の方法において、さらに、
   前記総光束計測値を強度範囲で除算することによって前記特徴の寸法としての前記特徴の面積を求める、方法。

Images