(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準パターンの画像データを読み取って、前記基準パターンの幅方向における両端の各エッジ部における各画素値から前記基準パターンのエッジ方向を認識するもので、前記基準パターンに対して計測ウィンドウを走査する工程と、前記基準パターンの前記エッジ方向を検出する工程と、前記計測ウィンドウ領域内の注目画素から複数方向にそれぞれサーチを行なう工程と、前記サーチ方向に基づいて前記基準パターンの両エッジ部周辺のエッジの方向がエッジ方向パターンのテンプレートを用いて相対すれば、前記両エッジ部に対応する前記各画素を一対として認識し、前記一対の各画素がある方向から前記基準パターンの前記エッジ方向を認識する工程とを有する第１の工程と、
前記各エッジ部の前記各画素値に基づいて前記エッジ方向を認識した前記両端の各エッジ点をエッジ検出用のしきい値を用いて隣接する各画素の間のサブ画素で検出し、これらエッジ点から前記基準パターンの幅寸法を算出する第２の工程と、
被検査パターンの画像データを取得する第３の工程と、
前記被検査パターンの画像データを読み取り、前記基準パターンで前記幅寸法を算出した前記エッジ部の位置と同一位置のエッジ部から前記被検査パターンの幅寸法を算出する第４の工程と、
前記基準パターンの幅寸法と前記被検査パターンの幅寸法とに基づいて前記被検査パターンに対する良否判定を行う第５の工程と、
前記基準パターンの幅寸法と前記被検査パターンの幅寸法とに基づく寸法誤差の度数分布を作成し、この度数分布に基づいて前記被検査パターンのパターン異常を判定するためのしきい値を可変設定する第６の工程と、
を有することを特徴とする寸法検査方法。
【請求項２】
基準パターンの画像データを読み取って、前記基準パターンの幅方向における両端の各エッジ部における各画素値から前記基準パターンのエッジ方向を認識するもので、前記基準パターンに対して計測ウィンドウを走査する手段と、前記基準パターンのエッジ方向を検出する手段と、前記計測ウィンドウ領域内の注目画素から複数方向にそれぞれサーチを行なう手段と、前記サーチ方向に基づいて前記基準パターンの両エッジ部周辺のエッジの方向がエッジ方向パターンのテンプレートを用いて相対すれば、前記両エッジ部に対応する前記各画素を一対として認識し、前記一対の各画素がある方向から前記基準パターンの前記エッジ方向を認識する手段とを有するパターン認識手段と、
前記各エッジ部の前記各画素値に基づいて前記エッジ方向を認識した前記両端の各エッジ点をエッジ検出用のしきい値を用いて隣接する各画素の間のサブ画素で検出し、これらエッジ点から前記基準パターンの幅寸法を算出する第１の寸法計測手段と、
被検査パターンの画像データを取得する手段と、
前記被検査パターンの画像データを読み取り、前記基準パターンで前記幅寸法を算出した前記エッジ部の位置と同一位置のエッジ部から前記被検査パターンの幅寸法を算出する第２の寸法計測手段と、
前記基準パターンの幅寸法と前記被検査パターンの幅寸法とに基づいて前記被検査パターンに対する良否判定を行う寸法誤差判定手段と、
前記基準パターンの幅寸法と前記被検査パターンの幅寸法とに基づく寸法誤差の度数分布を作成し、この度数分布に基づいて前記被検査パターンのパターン異常を判定するためのしきい値を可変設定するしきい値可変設定手段と、
を具備したことを特徴とする寸法検査装置。
【請求項３】
基板に半導体装置の回路パターンを形成したマスクを作成する第１の工程と、
前記半導体装置の回路パターンの設計データに基づいて基準パターンの第１の画像データを作成する第２の工程と、
前記マスクに光を投影し前記マスクの投影像を撮像して前記回路パターンの第２の画像データを作成する第３の工程と、
前記基準パターンの画像データを読み取って、前記基準パターンの幅方向における両端の各エッジ部における各画素値から前記基準パターンのエッジ方向を認識するもので、前記基準パターンに対して計測ウィンドウを走査する工程と、前記基準パターンのエッジ方向を検出する工程と、前記計測ウィンドウ領域内の注目画素から複数方向にそれぞれサーチを行なう工程と、前記サーチ方向に基づいて前記基準パターンの両エッジ部周辺のエッジの方向がエッジ方向パターンのテンプレートを用いて相対すれば、前記両エッジ部に対応する前記各画素を一対として認識し、前記一対の各画素がある方向から前記基準パターンの前記エッジ方向を認識する工程とを有する第４の工程と、
前記各エッジ部の前記各画素値に基づいて前記エッジ方向を認識した前記両端の各エッジ点をエッジ検出用のしきい値を用いて隣接する各画素の間のサブ画素で検出し、これらエッジ点から前記基準パターンの幅寸法を算出する第５の工程と、
前記回路パターンの画像データを読み取り、前記基準パターンで前記幅寸法を算出した前記エッジ部の位置と同一位置のエッジ部から前記回路パターンの幅寸法を算出する第６の工程と、
前記基準パターンの幅寸法と前記回路パターンの幅寸法とに基づいて前記回路パターンに対する良否判定を行う第７の工程と、
前記基準パターンの幅寸法と前記回路パターンの幅寸法とに基づく寸法誤差の度数分布を作成し、この度数分布に基づいて前記被検査パターンのパターン異常を判定するためのしきい値を可変設定する第８の工程と、
を有することを特徴とするマスクの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば半導体ウエハのマスク欠陥検査に係わり、特にマスクに形成されている回路パターンの仕上がり寸法（ＣＤ：Ｃritical  Ｄimension）を検査する寸法検査方法及びその装置並びにマスクの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
寸法を計測する技術には、例えば特開平５−２１６９９６号公報に記載されているものがある。この技術は、自動図形入力装置などに用いられる寸法認識装置である。
【０００３】
この寸法認識装置は、被検査パターンを画像入力部で読み込んでその画像データを取得する。次に、読み込んだ画像データから線分（被検査パターン）を細線化して線分の中心線を求める。次に、この中心線と直交する方向に、中心線から広げていって幅を計測するものである。この幅の計測方法は、画像データ上の画素単位でカウントして求める。
【０００４】
他の寸法を計測する技術としては、例えば特開平８−５４２２４号公報、特許第２５０３５０８号公報、特開平１０−２８４６０８号公報などがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、マスクに形成されている半導体ウエハの回路パターンは、年々微細化している。露光装置は、マスクに形成された回路パターンを半導体基板上に投影して、当該回路パターンを半導体基板上に転写する。このとき、マスクには、設計パターンに従って正確に半導体ウエハの回路パターンが描かれているかを検査する必要がある。
【０００６】
ところが、上記寸法計測の技術を適用したとしても、露光装置の解像力の限界によって回路パターンの寸法に比例して、回路パターンの寸法は実際よりも細く測定されてしまう。
【０００７】
このため、マスクに形成されている半導体ウエハの回路パターンの寸法が正しく描かれているかを検査することが困難になっている。
【０００８】
そこで本発明は、半導体ウエハの回路パターンなどの被検査パターンの寸法と基準パターンの寸法との差を正確に検査できる寸法検査方法及びその装置を提供することを目的とする。
【０００９】
又、本発明は、半導体ウエハの回路パターンなどの被検査パターンの寸法と基準パターンの寸法との差を正確に検査してマスクを製造するためのマスクの製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
第１の本発明は、基準パターンの画像データを読み取って、前記基準パターンの幅方向における両端の各エッジ部における各画素値から前記基準パターンのエッジ方向を認識するもので、前記基準パターンに対して計測ウィンドウを走査する工程と、前記基準パターンの前記エッジ方向を検出する工程と、前記計測ウィンドウ領域内の注目画素から複数方向にそれぞれサーチを行なう工程と、前記サーチ方向に基づいて前記基準パターンの両エッジ部周辺のエッジの方向がエッジ方向パターンのテンプレートを用いて相対すれば、前記両エッジ部に対応する前記各画素を一対として認識し、前記一対の各画素がある方向から前記基準パターンの前記エッジ方向を認識する工程とを有する第１の工程と、前記各エッジ部の前記各画素値に基づいて前記エッジ方向を認識した前記両端の各エッジ点をエッジ検出用のしきい値を用いて隣接する各画素の間のサブ画素で検出し、これらエッジ点から前記基準パターンの幅寸法を算出する第２の工程と、被検査パターンの画像データを取得する第３の工程と、前記被検査パターンの画像データを読み取り、前記基準パターンで前記幅寸法を算出した前記エッジ部の位置と同一位置のエッジ部から前記被検査パターンの幅寸法を算出する第４の工程と、前記基準パターンの幅寸法と前記被検査パターンの幅寸法とに基づいて前記被検査パターンに対する良否判定を行う第５の工程と、前記基準パターンの幅寸法と前記被検査パターンの幅寸法とに基づく寸法誤差の度数分布を作成し、この度数分布に基づいて前記被検査パターンのパターン異常を判定するためのしきい値を可変設定する第６の工程とを有することを特徴とする寸法検査方法である。
【００１３】
第４の発明は、基準パターンの画像データを読み取って、前記基準パターンの幅方向における両端の各エッジ部における各画素値から前記基準パターンのエッジ方向を認識するもので、前記基準パターンに対して計測ウィンドウを走査する手段と、前記基準パターンのエッジ方向を検出する手段と、前記計測ウィンドウ領域内の注目画素から複数方向にそれぞれサーチを行なう手段と、前記サーチ方向に基づいて前記基準パターンの両エッジ部周辺のエッジの方向がエッジ方向パターンのテンプレートを用いて相対すれば、前記両エッジ部に対応する前記各画素を一対として認識し、前記一対の各画素がある方向から前記基準パターンの前記エッジ方向を認識する手段とを有するパターン認識手段と、前記各エッジ部の前記各画素値に基づいて前記エッジ方向を認識した前記両端の各エッジ点をエッジ検出用のしきい値を用いて隣接する各画素の間のサブ画素で検出し、これらエッジ点から前記基準パターンの幅寸法を算出する第１の寸法計測手段と、被検査パターンの画像データを取得する手段と、前記被検査パターンの画像データを読み取り、前記基準パターンで前記幅寸法を算出した前記エッジ部の位置と同一位置のエッジ部から前記被検査パターンの幅寸法を算出する第２の寸法計測手段と、前記基準パターンの幅寸法と前記被検査パターンの幅寸法とに基づいて前記被検査パターンに対する良否判定を行う寸法誤差判定手段と、前記基準パターンの幅寸法と前記被検査パターンの幅寸法とに基づく寸法誤差の度数分布を作成し、この度数分布に基づいて前記被検査パターンのパターン異常を判定するためのしきい値を可変設定するしきい値可変設定手段とを具備したことを特徴とする寸法検査装置である。
【００１６】
第７の発明は、基板に半導体装置の回路パターンを形成したマスクを作成する第１の工程と、前記半導体装置の回路パターンの設計データに基づいて基準パターンの第１の画像データを作成する第２の工程と、前記マスクに光を投影し前記マスクの投影像を撮像して前記回路パターンの第２の画像データを作成する第３の工程と、前記基準パターンの画像データを読み取って、前記基準パターンの幅方向における両端の各エッジ部における各画素値から前記基準パターンのエッジ方向を認識するもので、前記基準パターンに対して計測ウィンドウを走査する工程と、前記基準パターンのエッジ方向を検出する工程と、前記サーチ方向に基づいて前記基準パターンの両エッジ部周辺のエッジの方向がエッジ方向パターンのテンプレートを用いて相対すれば、前記両エッジ部に対応する前記各画素を一対として認識し、前記一対の各画素がある方向から前記基準パターンの前記エッジ方向を認識する工程とを有する第４の工程と、前記各エッジ部の前記各画素値に基づいて前記エッジ方向を認識した前記両端の各エッジ点をエッジ検出用のしきい値を用いて隣接する各画素の間のサブ画素で検出し、これらエッジ点から前記基準パターンの幅寸法を算出する第５の工程と、前記回路パターンの画像データを読み取り、前記基準パターンで前記幅寸法を算出した前記エッジ部の位置と同一位置のエッジ部から前記回路パターンの幅寸法を算出する第６の工程と、前記基準パターンの幅寸法と前記回路パターンの幅寸法とに基づいて前記回路パターンに対する良否判定を行う第７の工程と、前記基準パターンの幅寸法と前記回路パターンの幅寸法とに基づく寸法誤差の度数分布を作成し、この度数分布に基づいて前記被検査パターンのパターン異常を判定するためのしきい値を可変設定する第８の工程とを有することを特徴とするマスクの製造方法である。
【００１９】
第１０の本発明は、上記第１の本発明の寸法検査方法において、前記基準パターンの画像データは、半導体ウエハの回路パターンの設計データを演算処理して取得することを特徴とする。
【００２０】
第１１の本発明は、上記第１の本発明の寸法検査方法において、前記第１の工程は、前記基準パターンに対して計測ウィンドウを走査する工程と、前記基準パターンのエッジ方向を検出する工程と、この計測ウィンドウ領域内の注目画素からＸ方向と、このＸ方向に直交するＹ方向と、これらＸＹ方向に対して±４５°方向との各４方向にそれぞれサーチを行なう工程と、前記サーチ方向に基づいて前記基準パターンの両エッジ部周辺のエッジの方向がエッジ方向パターンのテンプレートを用いて相対すれば、これを一対として認識する工程とを有することを特徴とする。
【００２１】
第１２の本発明は、上記第１の本発明の寸法検査方法において、前記第１の工程は、前記基準パターンに対して計測ウィンドウを走査する工程と、前記基準パターンのエッジ方向を検出する工程と、この計測ウィンドウ領域内の注目画素からＸ方向と、このＸ方向に直交するＹ方向と、これらＸＹ方向に対して±４５°方向と、これらＸ方向とＹ方向とＸＹ方向に対して±４５°方向を等分した４方向との各８方向にそれぞれサーチを行なう工程と、前記サーチ方向に基づいて前記基準パターンの両エッジ部周辺のエッジの方向がエッジ方向パターンのテンプレートを用いて相対すれば、これを一対として認識する工程とを有することを特徴とする。
【００２２】
第１３の本発明は、上記第１の本発明の寸法検査方法において、前記第２の工程は、前記エッジ方向が認識された前記エッジ部における前記基準パターンの幅方向の画素値のプロファイルを求め、このプロファイルに対して所定のしきい値を用いて前記エッジ点を前記サブ画素で検出することを特徴とする。
【００２３】
第１４の本発明は、上記第１の本発明の寸法検査方法において、前記被検査パターンは、露光処理に用いるマスクに形成された半導体ウエハの回路パターンであることを特徴とする。
【００２４】
第１５の本発明は、上記第１の本発明の寸法検査方法において、前記第４の工程は、前記基準パターンで前記幅寸法を算出した前記エッジ部の位置と同一位置において、前記被検査パターンの幅方向における前記両端の各エッジ点をサブ画素で検出し、これらエッジ点から前記被検査パターンの幅寸法を算出する工程とを有することを特徴とする。
【００２５】
第１６の本発明は、上記第１の本発明の寸法検査方法において、前記第５の工程は、前記被検査パターンの幅寸法と前記基準パターンの幅寸法との差から寸法誤差を算出する工程と、前記寸法誤差に対してオフセット値を加えた値が許容範囲外にあるときに異常と判定する工程とを有することを特徴とする。
【００２６】
第１７の本発明は、上記第１の本発明の寸法検査方法において、前記第５の工程は、前記被検査パターンの幅寸法と前記基準パターンの幅寸法との差から寸法誤差を算出する工程と、前記寸法誤差に対してオフセット値を加えた値が許容範囲外にあるときに異常と判定する工程とを有し、前記第６の工程は、前記基準パターンの幅寸法と前記被検査パターンの幅寸法とに基づく寸法誤差の度数分布を作成する工程と、前記度数分布に基づいて前記第２の工程において前記エッジ点を前記サブ画素で検出するしきい値、又は前記オフセット値を可変設定する工程とを有することを特徴とする。
【００２７】
第１８の本発明は、半導体ウエハの回路パターンの設計データを演算処理して基準パターンを取得する工程と、前記基準パターンの画像データに対して計測ウィンドウを走査する工程と、この計測ウィンドウ領域内の注目画素からＸ方向と、このＸ方向に直交するＹ方向と、これらＸＹ方向に対して±４５°方向との各４方向にそれぞれサーチを行なう工程と、これらサーチの結果から一対の画素があるサーチ方向を検出し、このサーチ方向に対して直交する方向を前記基準パターンのエッジ方向として認識する工程と、前記エッジ方向が認識された前記一対の画素における前記基準パターンの幅方向の画素値のプロファイルを求める工程と、このプロファイルに対して所定のしきい値を用いて前記基準パターンの両端の各エッジ点を前記サブ画素で検出する工程と、これらエッジ点から前記基準パターンの幅寸法を算出する工程と、露光機に用いるマスクに形成された半導体ウエハの回路パターンである被検査パターンの画像データを取得する工程と、前記基準パターンで前記幅寸法を算出した前記一対の画素の位置と同一位置において、前記被検査パターンの幅寸法を算出する工程と、前記被検査パターンの幅寸法と前記基準パターンの幅寸法との差から寸法誤差を算出する工程と、前記寸法誤差に対してオフセット値を加えた値が許容範囲外にあるときに異常と判定する工程と、前記寸法誤差の度数分布を作成する工程と、前記度数分布に基づいて前記しきい値又は前記オフセット値を可変設定する工程とを有することを特徴とする寸法検査方法である。
【００２８】
第１９の本発明は、上記第４の本発明の寸法検査装置において、半導体ウエハの回路パターンの設計データを演算処理して前記基準パターンの画像データを取得するデータ展開手段を備えたことを特徴とする。
【００２９】
第２０の本発明は、上記第４の本発明の寸法検査装置において、前記パターン認識手段は、前記基準パターンに対して計測ウィンドウを走査する手段と、記基準パターンのエッジ方向を検出する手段と、この計測ウィンドウ領域内の注目画素からＸ方向と、このＸ方向に直交するＹ方向と、これらＸＹ方向に対して±４５°方向との各４方向にそれぞれサーチを行なう手段と、前記サーチ方向に基づいて前記基準パターンの両エッジ部周辺のエッジの方向がエッジ方向パターンのテンプレートを用いて相対すれば、これを一対として認識する手段とを備えたことを特徴とする。
【００３０】
第２１の本発明は、上記第４の本発明の寸法検査装置において、前記パターン認識手段は、前記基準パターンに対して計測ウィンドウを走査する手段と、前記基準パターンのエッジ方向を検出する手段と、この計測ウィンドウ領域内の注目画素からＸ方向と、このＸ方向に直交するＹ方向と、これらＸＹ方向に対して±４５°方向と、これらＸ方向とＹ方向とＸＹ方向に対して±４５°方向を等分した４方向との各８方向にそれぞれサーチを行なう手段と、前記サーチ方向に基づいて前記基準パターンの両エッジ部周辺のエッジの方向がエッジ方向パターンのテンプレートを用いて相対すれば、これを一対として認識する手段とを備えたことを特徴とする。
【００３１】
第２２の本発明は、上記第４の本発明の寸法検査装置において、前記第１の寸法計測手段は、前記エッジ方向が認識された前記エッジ部における前記基準パターンの幅方向の画素値のプロファイルを求め、このプロファイルに対して所定のしきい値を用いて前記エッジ点を前記サブ画素で検出することを特徴とする。
【００３２】
第２３の本発明は、上記第４の本発明の寸法検査装置において、前記被検査パターンは、露光機に用いるマスクに形成された半導体ウエハの回路パターンであることを特徴とする。
【００３３】
第２４の本発明は、上記第４の本発明の寸法検査装置において、前記被検査パターンの画像データを取得する手段は、半導体ウエハの回路パターンが形成されたマスクが設けられた露光機と、この露光機により投影された前記マスク像を撮像する撮像手段と、この撮像手段から出力される画像信号を画像データ化する画像処理手段とを備えたことを特徴とする。
【００３４】
第２５の本発明は、上記第４の本発明の寸法検査装置において、前記寸法誤差判定手段は、前記被検査パターンの幅寸法と前記基準パターンの幅寸法との差から寸法誤差を算出する手段と、前記寸法誤差に対してオフセット値を加えた値が許容範囲外にあるときに異常と判定する手段とを備えたことを特徴とする。
【００３５】
第２６の本発明は、上記第４の本発明の寸法検査装置において、前記寸法誤差判定手段は、前記被検査パターンの幅寸法と前記基準パターンの幅寸法との差から寸法誤差を算出する手段と、前記寸法誤差に対してオフセット値を加えた値が許容範囲外にあるときに異常と判定する手段とを備え、前記しきい値可変設定手段は、前記寸法誤差の度数分布を作成する手段と、前記度数分布に基づいて前記第２の工程において前記エッジ点を前記サブ画素で検出するしきい値、又は前記オフセット値を可変設定する手段とを備えたことを特徴とする。
【００３６】
第２７の本発明は、半導体ウエハの回路パターンの設計データを演算処理して基準パターンを取得するデータ展開手段と、前記基準パターンの画像データに対して計測ウィンドウを走査する走査手段と、この計測ウィンドウ領域内の注目画素からＸ方向と、このＸ方向に直交するＹ方向と、これらＸＹ方向に対して±４５°方向との各４方向にそれぞれサーチを行なうサーチ手段と、これらサーチの結果から一対の画素があるサーチ方向を検出し、このサーチ方向に対して直交する方向を前記基準パターンのエッジ方向として認識するエッジ方向認識手段と、前記エッジ方向が認識された前記エッジ部における前記基準パターンの幅方向の画素値のプロファイルを求めるプロファイル取得手段と、このプロファイルに対して所定のしきい値を用いて前記基準パターンの両端の各エッジ点を前記サブ画素で検出するエッジ点検出手段と、これらエッジ点から前記基準パターンの幅寸法を算出する第１の幅寸法手段と、前記半導体ウエハの前記回路パターンが形成されたマスクが設けられた露光機と、この露光機により投影された前記マスク像を撮像する撮像手段と、この撮像手段から出力される画像信号を被検査パターンの画像データとして取得する画像処理手段と、この画像処理手段により取得された前記画像データを受け、前記エッジ方向認識手段により検出された前記一対の画素の位置と同一位置において、前記被検査パターンの幅寸法を算出する第２の幅寸法手段と、前記被検査パターンの幅寸法と前記基準パターンの幅寸法との差から寸法誤差を算出する寸法誤差算出手段と、前記寸法誤差に対してオフセット値を加えた値が許容範囲外にあるときに異常と判定する判定手段と、前記基準パターンの寸法誤差の度数分布を作成する度数分布作成手段と、前記度数分布に基づいて前記しきい値又は前記オフセット値を可変設定する可変設定手段とを具備したことを特徴とする寸法検査装置である。
【００３７】
第２８の本発明は、上記第７の本発明のマスクの製造方法において、前記第４の工程は、前記基準パターンに対して計測ウィンドウを走査する工程と、前記基準パターンのエッジ方向を検出する工程と、この計測ウィンドウ領域内の注目画素からＸ方向と、このＸ方向に直交するＹ方向と、これらＸＹ方向に対して±４５°方向との各４方向にそれぞれサーチを行なう工程と、前記サーチ方向に基づいて前記基準パターンの両エッジ部周辺のエッジの方向がエッジ方向パターンのテンプレートを用いて相対すれば、これを一対として認識する工程とを有することを特徴とする。
【００３８】
第２９の本発明は、上記第７の本発明のマスクの製造方法において、前記第１の工程は、前記基準パターンに対して計測ウィンドウを走査する工程と、前記基準パターンのエッジ方向を検出する工程と、この計測ウィンドウ領域内の注目画素からＸ方向と、このＸ方向に直交するＹ方向と、これらＸＹ方向に対して±４５°方向と、これらＸ方向とＹ方向とＸＹ方向に対して±４５°方向を等分した４方向との各８方向にそれぞれサーチを行なう工程と、前記サーチ方向に基づいて前記基準パターンの両エッジ部周辺のエッジの方向がエッジ方向パターンのテンプレートを用いて相対すれば、これを一対として認識する工程とを有することを特徴とする。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００４０】
図１は寸法検査装置の構成図である。この寸法検査装置は、例えば半導体ウエハ製造工程のフォトリソグラフィ工程に適用される。この寸法検査装置は、露光機１に用いるマスク２に形成された半導体ウエハの回路パターンの寸法検査を行なうものである。この半導体ウエハの回路パターンが被検査パターンとなる。
【００４１】
露光機１には、マスク２がテーブル３上に載置されている。このマスク２には、半導体ウエハの回路パターンが形成されている。照明系４は、露光処理するための照明光５を放射するものである。
【００４２】
この照明光５の光路上には、反射ミラー６を介してコンデンサレンズ７が配置されている。照明光５は、ミラー６で反射し、コンデンサレンズ７によりマスク２に照射されるようになっている。
【００４３】
このマスク２を通過したパターン光の光路上には、対物レンズ８が配置されている。通常の露光処理では、対物レンズ８の投影位置上には、半導体ウエハが配置され、この半導体ウエハ上にマスク２に形成された回路パターンが転写される。
【００４４】
本発明の寸法検査装置では、マスク２に形成された回路パターンの寸法検査を行なうために、画像センサ９が配置されている。この画像センサ９は、例えばＣＣＤからなるラインセンサが用いられている。この画像センサ９は、図２に示すように移動方向ｈに移動しながらマスク２に形成された回路パターンの投影像を撮像するものである。
【００４５】
画像処理回路１０は、画像センサ９から出力される画像信号を入力し、この画像信号を画像処理してマスク３に形成された回路パターンの投影画像データＤｓを取得する機能を有している。この投影画像データＤｓは、被検査パターンの画像データである。以下、この投影画像データＤｓは、被検査パターンデータＤｓと称する。
【００４６】
一方、データ展開回路１１は、半導体ウエハの回路パターンの設計データ１２を受け取り、この設計データを演算処理して設計パターンの画像データＤｆを作成する機能を有している。以下、この画像データＤｆは、設計パターンデータＤｆと称する。
【００４７】
比較回路１３は、図３に示すように被検査パターンデータＤｓと設計パターンデータＤｆとを比較してマスク２に形成された回路パターンの良否判定を行う機能を有している。この比較回路１３は、パターン認識手段１４と、寸法計測手段１５と、寸法誤差判定手段１６と、しきい値可変設定手段１７との各機能を有している。
【００４８】
パターン認識手段１４は、設計パターンデータＤｆを微分して、この設計パターンデータＤｆにおける設計パターンのエッジ方向を認識するものである。このパターン認識手段１４は、設計パターンデータＤｆにおける設計パターンの幅方向における両端の各エッジ部において隣接する一対の画素（以下、エッジペアと称する）をサーチして設計パターンのエッジ方向を認識する機能を有している。
【００４９】
具体的にパターン認識手段１５は、図４に示すように走査手段１８とサーチ手段１９とエッジ方向認識手段２０との各機能を有している。
【００５０】
走査手段１８は、図５に示すように設計パターンデータＤｆに対して計測ウィンドウＷをスキャン方向ａに走査するものである。
【００５１】
Ｐは設計パターンデータＤｆにおける設計パターンである。この設計パターンＰは、黒レベルであり、図面上斜線で示している。設計パターンＰの周囲は、白レベルとなっている。
【００５２】
この走査手段１８は、計測ウィンドウＷをスキャン方向ａに走査し、かつｂ方向にスキャン位置を移動して、設計パターンデータＤｆの全体をスキャンするものとなっている。
【００５３】
計測ウィンドウＷは、Ｎ×Ｎ画素で構成されている。Ｎ×Ｎ画素は、例えば１５×１５画素、１７×１７画素、又は１９×１９画素などである。
【００５４】
サーチ手段１９は、図６に示すように計測ウィンドウＷの領域内の注目画素Ｑを有している。この注目画素Ｑは、計測ウィンドウＷの中心画素である。
【００５５】
このサーチ手段１９は、注目画素ＱからＸ方向と、このＸ方向に直交するＹ方向と、これらＸＹ方向に対して±４５°方向との各４方向にそれぞれサーチを行なう機能を有している。
【００５６】
エッジ方向認識手段２０は、８方向のサーチの結果から図７に示すように一対の画素（以下、エッジペアと称する）があるサーチ方向を検出し、このサーチ方向に対して直交する方向に設計パターンのエッジ方向があると認識する機能を有している。
【００５７】
すなわち、エッジ方向認識手段２０は、エッジペアがあるサーチ方向、例えば図７に示すようにＸ方向のサーチで設計パターンＰの各両端でそれぞれエッジ点にあたる各画素Ｇ１、Ｇ２を検出すると、これら画素Ｇ１、Ｇ２をエッジペアとして検出し、このときのサーチ方向（Ｘ方向）に対して直交する方向（Ｙ方向）をパターンＰのエッジ方向として認識する機能を有している。
【００５８】
なお、エッジペア（画素Ｇ３、Ｇ４）では、設計パターンＰは＋４５°の方向として認識される。
【００５９】
寸法計測手段１５は、エッジ方向認識手段２０により検出されたエッジペアの部分の各画素値に基づいて設計パターンＰの両端の各エッジ点をサブ画素で検出し、これらエッジ点から設計パターンＰの幅寸法Ｒｄを算出する機能を有している。
【００６０】
すなわち、この寸法計測手段１５は、図６及び図８に示すようにエッジ方向が認識されたところの設計パターンＰの幅方向の画素値のプロファイルに対して所定のしきい値ｔｈを用いてサブ画素でエッジ点を検出する。
【００６１】
このサブ画素は、図６に示すようにしきい値ｔｈを用いてプロファイルを切ったとき、隣接するエッジペアの各画素Ｇ５、Ｇ６の間にある場合、
サブ画素位置＝（Ｇ５−ｔｈ）／（Ｇ５−Ｇ６）                …(1)
により算出される。
【００６２】
又、この寸法計測手段１５は、被検査パターンデータＤｓを読み取り、設計パターンＰで幅寸法を算出したエッジ部の位置と同一位置のエッジ部から被検査パターンの幅寸法Ｓｄを算出する機能を有している。
【００６３】
具体的に寸法計測手段１５は、図９に示すようにプロファイル取得手段２１とエッジ点検出手段２２と第１の幅寸法手段２３と第２の幅寸法手段２４との各機能を有している。
【００６４】
プロファイル取得手段２１は、エッジ方向が認識されたエッジ部における設計パターンＰの幅方向の画素値のプロファイルを求める機能を有している。
【００６５】
エッジ点検出手段２２は、プロファイル取得手段２１により求められたプロファイルに対して所定のしきい値を用いて設計パターンＰの両端の各エッジ点をサブ画素で検出する機能を有している。
【００６６】
第１の幅寸法手段２３は、エッジ点検出手段２２により検出された各エッジ点から設計パターンＰの幅寸法を算出する機能を有している。
【００６７】
第２の幅寸法手段２４は、被検査パターンデータＤｓを受け、エッジ方向認識手段２０により検出されたエッジペアの画素の位置と同一位置において、被検査パターンＤｓにおける回路パターンの幅寸法を算出する機能を有している。
【００６８】
ここで、エッジ点検出手段２２のエッジ点の検出は、次の通り行われる。
【００６９】
このエッジ点は、設計パターンデータＤｆにおいて、画素値が「２００」（図面では黒）と白「０」（図面では白）とに変化するところである。
【００７０】
エッジ点検出は、図６に示すようにしきい値ｔｈを用いて検出する。この場合、エッジ点の検出は、図８に示すケース「１」のように画素Ｇ７の明るさがしきい値ｔｈと一致する場合と、ケース「２」のように設計パターンＰに隣接する各画素Ｇ８、Ｇ９の明るさの間にしきい値ｔｈがある場合との２ケースがある。
【００７１】
このエッジ点検出は、ＸＹ方向の寸法に対して、どのようなエッジペアで検出するかのエッジペアの複数の組み合わせがある。これらエッジペアの組み合わせは、それぞれ相対する両エッジ周辺画素で構成されるテンプレートとして記憶されている。そして、両エッジのエッジパターンが相対する同系のパターンとしたときにエッジペアと認識する。
【００７２】
図１０(a)〜同図(c)は、それぞれエッジに隣接する１画素のパターン方向が寸法測定方向（パターン幅方向）と直交する場合の各エッジペアを示す。エッジ点検出手段２２は、これらエッジペアのうち１つのエッジペアを検出すると、そのエッジペアから設計パターンＰのエッジ点を検出する。
【００７３】
図１１(a)、図１１(b)は、それぞれエッジに隣接する１又は２画素のパターン方向が寸法測定方向と直交する場合の各エッジ方向のパターンを示す。エッジ点検出手段２２は、これらエッジ方向のパターンのうち１つのエッジ方向のパターンを検出すると、そのエッジ方向のパターンから設計パターンＰのエッジ点を検出する。
【００７４】
図１２(a)〜同図(c)は、それぞれエッジに隣接する３又は２画素のパターン方向が寸法測定方向と直交する場合の各エッジ方向のパターンを示す。エッジ点検出手段２２は、これらエッジ方向のパターンのうち１つのエッジ方向のパターンを検出すると、そのエッジ方向のパターンから設計パターンＰのエッジ点を検出する。
【００７５】
図１３(a)〜同図(f)は、それぞれエッジに隣接する４又は３画素のパターン方向が寸法測定方向と直交する場合の各エッジ方向のパターンを示す。エッジ点検出手段２２は、これらエッジ方向のパターンのうち１つのエッジ方向のパターンを検出すると、そのエッジ方向のパターンから設計パターンＰのエッジ点を検出する。
【００７６】
図１４(a)〜同図(c)は、それぞれエッジに隣接する５又は４画素のパターン方向が寸法測定方向と直交する場合の各エッジ方向のパターンを示す。エッジ点検出手段２２は、これらエッジ方向のパターンのうち１つのエッジ方向のパターンを検出すると、そのエッジ方向のパターンから設計パターンＰのエッジ点を検出する。
【００７７】
寸法誤差判定手段１６は、寸法計測手段１５により算出された設計パターンＰの幅寸法Ｒｄと被検査パターンの幅寸法Ｓｄとに基づいて半導体ウエハの回路パターンに対する良否判定を行う機能を有している。具体的に寸法誤差判定手段１６は、図１５に示すように寸法誤差算出手段２５と判定手段２６との各機能を有している。
【００７８】
寸法誤差算出手段２５は、設計パターンＰの幅寸法Ｒｄと被検査パターンの幅寸法Ｓｄとの差から寸法誤差（ＣＤエラー）err、
err＝Ｓｄ−Ｒｄ                                              …(2)
を算出する機能を有している。
【００７９】
判定手段２６は、寸法誤差errに対してオフセット値を加えた値が許容範囲外、すなわち＋側のしきい値より大きいとき、又は−側しきい値よりも小さいときに、半導体ウエハの回路パターンに対してパターン異常と判定する機能を有している。
【００８０】
なお、寸法誤差errは、次の方法により算出してもよい。
【００８１】
例えば図７に示すように設計パターンＰに対して画素Ｇ１、Ｇ２をエッジペアとして検出した場合、画素Ｇ１側を第１のエッジ、画素Ｇ２側を第２のエッジとする。
【００８２】
そして、第１のエッジにおいて検出したエッジ点をrsub1とし、第２のエッジにおいて検出したエッジ点をrsub2とする。
【００８３】
一方、被検査パターンにおいて、設計パターンＰの第１と第２のエッジと同一位置となる第１のエッジ点をssub1とし、第２のエッジ点をssub2とする。
【００８４】
しかるに、寸法誤差errは、
err＝（ssub2−ssub1）−（rsub2−rsub1）                    …(3)
を算出して求める。
【００８５】
しきい値可変設定手段１７は、上記寸法誤差errの度数分布を作成し、この度数分布に基づいて上記しきい値又は上記オフセット値を可変設定する機能を有している。これらしきい値又はオフセット値を可変設定するのは、データ展開回路１１における演算処理の過程中に、設計パターンデータＤｆに誤差等が生じたり、また白系／黒系の背景によって被検査パターンの形状が縮小したり、形状が小さくなるにしたがって非線形に形状が変わるので、これらしきい値又はオフセット値を補正する必要があるからである。
【００８６】
具体的にしきい値可変設定手段１７は、図１６に示すように度数分布作成手段２７と可変設定手段２８との各機能を有している。
【００８７】
度数分布作成手段２７は、図１７に示すように設計パターンＰと被検査パターンの寸法誤差errの度数分布を作成する機能を有している。
【００８８】
可変設定手段２８は、度数分布作成手段２７により作成された度数分布に基づいて上記しきい値又は上記オフセット値を可変設定する機能を有している。
【００８９】
上記しきい値は、図１８に示すようにマスク２に形成される回路パターンの線幅が細くなる程、又コンタクトパターンが小さくなる程大きくする必要がある。
【００９０】
従って、寸法計測手段１５が回路パターンの寸法を測定し、これと共にしきい値可変設定手段１７は、正常なマスク２の回路パターンを用いて図１７に示す寸法誤差errの度数分布を作成し、この度数分布の結果から設計パターンＰの形状ずれＥを求めるものとなる。
【００９１】
しきい値可変設定手段１７は、設計パターンデータＤｆにおいて設計パターンＰの白系／黒系の背景によっても位置ずれ量が異なるので、それら背景のレベルに合わせて複数のオフセット値を決定する機能を有する。
【００９２】
図１７に示す寸法誤差errの度数分布から回路パターンの線幅に対応するばらつきも分かる。従って、しきい値可変設定手段１７は、図１８に示すような設計パターンＰの寸法（パターン幅）に応じて複数のしきい値を決定する機能を有する。
【００９３】
次に、上記の如く構成された装置の作用について説明する。
【００９４】
露光機１のテーブル３上には、マスク２が載置される。
【００９５】
照明系４から照明光５が放射される。この照明光５は、反射ミラー６で反射し、コンデンサレンズ７を通してマスク２に照射される。
【００９６】
このマスク２を通過したパターン光は、対物レンズ８を通して画像センサ９に結像される。
【００９７】
この画像センサ９は、図２に示すように移動方向ｈに移動しながらマスク２に形成された回路パターンの投影像を撮像する。この画像センサ９は、撮像した投影像の画像信号を出力する。
【００９８】
画像処理回路１０は、画像センサ９から出力される画像信号を入力し、この画像信号を画像処理してマスク３に形成された回路パターンの投影画像データ、すなわち被検査パターンデータＤｓを取得する。
【００９９】
一方、データ展開回路１１は、半導体ウエハの回路パターンの設計データ１２を受け取り、この設計データを演算処理して設計パターンの画像データ、すなわち設計パターンデータＤｆを作成する。
【０１００】
比較回路１３は、図３に示すように被検査パターンデータＤｓと設計パターンデータＤｆとを比較してマスク２に形成された回路パターンの良否判定を行う。
【０１０１】
以下、比較回路の動作について図１９に示す流れ図に従って説明する。
【０１０２】
先ず、パターン認識手段１５の走査手段１８は、ステップ＃１において、図５に示すように設計パターンデータＤｆに対して計測ウィンドウＷをスキャン方向ａに走査し、かつｂ方向にスキャン位置を移動して、設計パターンデータＤｆの全体をスキャンする。
【０１０３】
次に、サーチ手段１９は、ステップ＃２において、図６に示すように計測ウィンドウＷの領域内の注目画素ＱからＸ方向と、Ｙ方向と、これらＸＹ方向に対して±４５°方向との各４方向にそれぞれサーチを行なう。
【０１０４】
次に、エッジ方向認識手段２０は、４方向のサーチの結果から図７に示すようにエッジペアがあるサーチ方向を検出し、このサーチ方向に対して直交する方向に設計パターンＰのエッジ方向があると認識する。
【０１０５】
具体的にエッジ方向認識手段２０は、例えば図７に示すようにＸ方向のサーチで設計パターンＰの各両端でそれぞれエッジ点にあたる各画素Ｇ１、Ｇ２を検出すると、これら画素Ｇ１、Ｇ２をエッジペアとして検出する。
【０１０６】
そして、エッジ方向認識手段２０は、サーチ方向（Ｘ方向）に対して直交する方向（Ｙ方向）を設計パターンＰのエッジ方向として認識する。
【０１０７】
次に、寸法計測手段１５は、ステップ＃３において、エッジ方向認識手段２０により検出されたエッジペアの部分の各画素値に基づいて設計パターンＰの両端の各エッジ点をサブ画素で検出し、これらエッジ点から設計パターンＰの幅寸法Ｒｄを算出する。
【０１０８】
すなわち、プロファイル取得手段２１は、図６及び図８に示すように、エッジ方向が認識されたエッジ部における設計パターンＰの幅方向の画素値のプロファイルを求める。
【０１０９】
エッジ点検出手段２２は、プロファイル取得手段２１により求められたプロファイルに対して所定のしきい値ｔｈを用いて設計パターンＰの両端の各エッジ点をサブ画素で検出する。
【０１１０】
このサブ画素は、図６に示すようにしきい値ｔｈを用いてプロファイルを切ったとき、隣接するエッジペアの各画素Ｇ５、Ｇ６の間にある場合、上記式(1)により算出される。
【０１１１】
ここで、エッジ方向認識手段は、ＸＹ方向の寸法に対して、図１０(a)〜同図(c)、図１１(a)、図１１(b)、図１２(a)〜同図(c)、図１３(a)〜同図(f)、図１４(a)〜同図(c)に示す複数のエッジ方向パターンを組み合わせた各テンプレートを用いて行われる。
【０１１２】
又、エッジ点検出は、図６に示すようにしきい値ｔｈを用いて検出する。このエッジ点の検出は、図８に示すケース「１」のように画素Ｇ７の明るさがしきい値ｔｈと一致する場合と、ケース「２」のように設計パターンＰに隣接する各画素Ｇ８、Ｇ９の明るさの間にしきい値ｔｈがある場合との２ケースがある。
【０１１３】
第１の幅寸法手段２３は、エッジ点検出手段２２により検出された各エッジ点から設計パターンＰの幅寸法Ｒｄを算出する。
【０１１４】
これと共に、第２の幅寸法手段２４は、画像処理回路１０から被検査パターンデータＤｓを受け取る。
【０１１５】
次に、第２の幅寸法手段２４は、被検査パターンデータＤｓ上において、エッジ方向認識手段２０により検出された設計パターンデータＤｆ上のエッジペアの画素の位置と同一位置を認識する。
【０１１６】
次に、第２の幅寸法手段２４は、設計パターンデータＤｆ上のエッジペアの画素の位置と同一位置において、被検査パターンＤｓにおける被検査パターンの幅寸法Ｓｄを算出する。
【０１１７】
次に、寸法誤差判定手段１６は、ステップ＃４において、寸法計測手段１５により算出された設計パターンＰの幅寸法Ｒｄと被検査パターンの幅寸法Ｓｄとに基づいて半導体ウエハの回路パターンに対する良否判定を行う。
【０１１８】
具体的に寸法誤差算出手段２５は、設計パターンＰの幅寸法Ｒｄと被検査パターンの幅寸法Ｓｄとの差から上記式(2)から寸法誤差errを算出する。
【０１１９】
次に、判定手段２６は、寸法誤差errに対してオフセット値を加えた値が許容範囲外、すなわち＋側のしきい値より大きいとき、又は−側しきい値よりも小さいときに、半導体ウエハの回路パターンに対してパターン異常と判定する。
【０１２０】
例えば、図２０は設計パターンＰにおける寸法測定箇所ｆ１〜ｆ７と、これら箇所ｆ１〜ｆ７に対応する回路パターンの形状を示す。同図では寸法測定箇所ｆ２において回路パターンに例えばへこみＨがある場合を示している。
【０１２１】
この場合、寸法誤差判定手段１６は、設計パターンＰの幅寸法Ｒｄと被検査パターンの幅寸法Ｓｄと比較からへこみＨの部分で寸法誤差errが生じる。
【０１２２】
寸法誤差判定手段１６は、寸法誤差errに対してオフセット値を加えた値が許容範囲外、すなわち＋側のしきい値より大きいか、又は−側しきい値よりも小さくなるので、パターン異常と判定する。
【０１２３】
一方、しきい値可変設定手段１７は、ステップ＃５において、上記寸法誤差errの度数分布を作成し、この度数分布に基づいて上記しきい値又は上記オフセット値を可変設定する。
【０１２４】
具体的に度数分布作成手段２７は、図１７に示すように寸法誤差errの度数分布を作成する。
【０１２５】
次に、可変設定手段２８は、度数分布作成手段２７により作成された寸法誤差errの度数分布の結果から設計パターン１３の形状ずれＥを求める。そして、可変設定手段２８は、白系／黒系の背景によって被検査パターンの形状が縮小したり、形状が小さくなるにしたがって非線形に形状が変わるなど形状ずれＥの量が異なるので、それら背景に合わせて複数のオフセット値を決定する。
【０１２６】
又、可変設定手段２８は、図１７に示す寸法誤差errの度数分布から回路パターンの線幅に対応するばらつきを判別し、この判別結果に応じて図１８に示すような設計パターンＰの寸法に応じて複数のしきい値を決定する。
【０１２７】
従って、これらしきい値又はオフセット値が可変設定されると、データ展開回路１１の演算処理の過程中に生じる設計パターンデータＤｆの誤差が補正される。
【０１２８】
又、図１８に示すような設計パターンＰの寸法（パターン幅）に応じたしきい値又はオフセット値が設定できる。
【０１２９】
又、設計パターンデータＤｆにおいて設計パターンＰの白系／黒系の背景によっても位置ずれ量が異なるが、これら背景のレベルに合ったしきい値又はオフセット値が設定できる。
【０１３０】
このように上記第１の実施の形態においては、設計パターンＰのエッジ方向から設計パターンＰの幅方向における両端のエッジペアを認識し、このエッジペアが認識されたところの各エッジ点をサブ画素で検出し、このエッジ点から設計パターンＰの幅寸法Ｒｄを算出し、かつ露光機１での撮像により取得された被検査パターンデータＤｓ上で、設計パターンデータＤｆ上で検出されたエッジペアの画素の位置と同一位置において、被検査パターンデータＤｓにおける回路パターンの幅寸法Ｓｄを算出し、これら設計パターンＰの幅寸法Ｒｄと回路パターンの幅寸法Ｓｄに基づいて半導体ウエハの回路パターンに対する良否判定を行うので、半導体ウエハの回路パターンの仕上がり寸法（ＣＤ）を正確に検査できる。
【０１３１】
しきい値可変設定手段１７により、設計パターンＰの寸法誤差errから作成した度数分布に基づいて上記しきい値又は上記オフセット値を可変設定するので、たとえ半導体ウエハの回路パターンのデータを格納する設計データベースから設計データを生成する過程で回路パターンに形状ずれＥが生じたとしても、また被検査パターンの白／黒の違いから生じる形状ずれが生じても正確に半導体ウエハの回路パターンなどの被検査パターンの寸法を検査できる。
【０１３２】
従って、検査後のマスク２を用いて露光処理を行なうことにより、半導体ウエハ上には、微細化された半導体装置の回路パターンが形成できる。
【０１３３】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
【０１３４】
この第２の実施の形態は、図１に示す上記第１の実施の形態のパターン認識手段１４の機能を変更したものである。従って、この第２の実施の形態では、上記第１の実施の形態と相違するところを説明する。
【０１３５】
この第２の実施の形態のパターン認識手段１４は、図４に示すように、走査手段１８と、サーチ手段１９と、エッジ方向認識手段２０とを有するが、このうちの走査手段１８は上記第１の実施の形態と同様な機能を有する。
【０１３６】
サーチ手段１９は、図２１に示すように、計測ウィンドウＷの領域内の注目画素ＱからＸ方向と、このＸ方向に直交するＹ方向と、これらＸＹ方向に対して±４５°方向と、これらＸ方向とＹ方向とＸＹ方向に対して±４５°方向を等分した４方向との各８方向にそれぞれサーチを行なう機能を有している。
【０１３７】
エッジ方向認識手段２０は、これら８方向の結果からエッジペアがあるサーチ方向を検出し、このサーチ方向に対して直交する方向を設計パターンＰのエッジ方向として認識する機能を有している。
【０１３８】
この場合、エッジ方向認識手段２０は、Ｘ方向とＹ方向とＸＹ方向に対して±４５°方向を等分した４方向を、Ｘ方向、Ｙ方向又は±４５°方向のうちいずれかの方向に選択して、その選択した方向に集約する。
【０１３９】
例えば、図２１に示すようにＹ方向に対して±１１．２５°の方向（ＤＥＧ＝０）であれば、Ｙ方向に集約する。
【０１４０】
Ｙ方向に対して±３３．７５°の方向（ＤＥＧ＝１）であれば、±４５°方向に集約する。
【０１４１】
又、エッジ方向認識手段２０は、エッジペアの検出を次の通り行なう。
【０１４２】
図２２(a)〜同図(d)はスキャン方向がＸ方向の場合のエッジペアの組み合わせのテンプレートを示す。これらテンプレートは、５×５画素の領域でエッジ方向の条件が合う場合にエッジペアとして検出する。Ｐは設計パターンの方向を示す。
【０１４３】
これらテンプレートの１画素は、図２３(a)〜同図(i)に示すように、Ｘ方向、Ｙ方向、＋４５°方向、−４５°方向、＋４５°又は−４５°方向、＋２２．５°方向、＋６７．５°方向、−６７．５°方向、−２２．５°方向を表わしている。
【０１４４】
又、図２４(a)〜同図(c)はスキャン方向が＋４５°の場合のエッジペアの組み合わせのテンプレートを示す。
【０１４５】
従って、走査手段１８は、ステップ＃１において、図５に示すように設計パターンデータＤｆに対して計測ウィンドウＷをスキャン方向ａに走査し、かつｂ方向にスキャン位置を移動して、設計パターンデータＤｆの全体をスキャンする。
【０１４６】
次に、サーチ手段１９は、ステップ＃２において、計測ウィンドウＷの領域内の注目画素Ｑから図２１に示すようにＸ方向と、Ｙ方向と、これらＸＹ方向に対して±４５°方向と、これらＸ方向とＹ方向とＸＹ方向に対して±４５°方向を等分した４方向との各８方向にそれぞれサーチを行なう。
【０１４７】
次に、エッジ方向認識手段２０は、８方向のエッジ方向の結果から図２３(a)〜同図(i)又は図２４(a)〜同図(c)に示すテンプレートを用いてエッジペアがあるサーチ方向を検出し、このサーチ方向に対して直交する方向に設計パターンＰのエッジ方向があると認識する。
【０１４８】
以下、上記第１の実施の形態と同様に、エッジペアが認識されたところの各エッジ点をサブ画素で検出し、このエッジ点から設計パターンＰの幅寸法Ｒｄを算出し、かつ露光機１での撮像により取得された被検査パターンデータＤｓ上で、設計パターンデータＤｆ上で検出されたエッジペアの画素の位置と同一位置において、被検査パターンデータＤｓにおける回路パターンの幅寸法Ｓｄを算出し、これら設計パターンＰの幅寸法Ｒｄと回路パターンの幅寸法Ｓｄに基づいて半導体ウエハの回路パターンに対する良否判定を行う。
【０１４９】
このように上記第２の実施の形態によれば、上記第１の実施の形態と同様の効果を奏することは言うまでもない。さらに、第２の実施の形態によれば、図２５に示すような微細な回路パターンのエッジ方向の認識が可能となる。半導体ウエハの回路パターンは、微細化が進んでいるので、この微細化された回路パターンに対する検査に適用することは有効である。
【０１５０】
次に本発明の第３の実施の形態について説明する。
【０１５１】
この第３の実施の形態は、図１に示す上記第１の実施の形態のパターン認識手段１４の機能を変更したものである。従って、この第３の実施の形態については、上記第１の実施の形態と相違するところを中心に説明する。
【０１５２】
この第３の実施の形態のパターン認識手段１４は、図４に示すように、走査手段１８と、サーチ手段１９と、エッジ方向認識手段２０とを有するが、このうちのエッジ方向認識手段２０は上記第１の実施の形態及び第２の実施の形態と同様な機能を有するため、実質的に相違する部分は、走査手段１８と、サーチ手段１９である。
【０１５３】
以下に矩形状の基準パターン（設計パターン）Ｐと矩形状の被検査パターンＤｓとが図２６に示すようにずれて配置されている場合を例として第３の実施の形態を説明する。
【０１５４】
走査手段１８は、図２７、図３０に示すように第１の計測ウィンドウＷ１と第２の計測ウィンドウＷ２との２つの計測ウィンドウを有し、それぞれの計測ウィンドウＷ１，Ｗ２をそれぞれスキャン方向ａに走査し、かつｂ方向にスキャン位置を移動して、設計パターンデータＰの全体をスキャンする構成となっている。
【０１５５】
次に、基準パターンＰと被検査パターンＤｓとの幅寸法を求めるステップ（Ｓ１〜Ｓ９）について具体的に説明する。
【０１５６】
ステップＳ１では、基準パターンＰのエッジ画素位置を検出する。
【０１５７】
図２７に示す第１の計測ウィンドウＷ１は、Ｎ×Ｎ画素で構成されている。Ｎ×Ｎ画素は、例えば３×３画素などである。この計測ウィンドウＷ１は、例えばその中心にある注目画素Ｇ１０からｘ方向と、ｙ方向と、これらｘｙ方向に対して、±４５°方向の４方向の基準パターンＰのプロファイルをみており、３×３のウィンドウを検査開始位置から順次スキャン方向（ａ方向）、そしてテーブル移動方向（ｂ方向）へと１画素ずつ移動して探索する。
【０１５８】
この探索により基準パターンＰのエッジと計測ウィンドウＷ１とが最初に接する部分、つまりエッジ画素Ｇ１１（第１エッジ画素）の位置が検出できる。図２７の例では注目画素Ｇ１０と第１エッジ画素Ｇ１１とは同一画素となっている。
【０１５９】
次に、ステップＳ２では、白黒判別を行なう。
【０１６０】
基準パターンＰの第１エッジ画素Ｇ１１の位置を検出したら、４方向のプロファイルのそれぞれの方向に対して図２８のように基準パターンＰが白系または黒系のいずれになるかを判別する。この白系または黒系の判別はエッジ画素の明るさに基づいて、基準値に対して明るいもの（レベルが高い）を白系、暗いもの（レベルが低い）を黒系と判断している。
【０１６１】
次に、ステップＳ３では、基準パターンＰのサブ画素位置を算出する。
【０１６２】
白黒判別結果から基準パターンＰの各方向のプロファイルが立ち上がりか立ち下がりかを判断し、この判断結果に応じて、図２９に示すように注目画素Ｇ１０とそれに隣接する画素Ｇ１２の２画素について寸法計測手段１５により基準パターンのエッジの正確な位置（第１エッジ点）Ｅ１１をサブ画素で算出する。
【０１６３】
次に、ステップＳ４では、基準パターンＰから基準パターンＰの第１エッジ周辺の方向を検出する。
【０１６４】
注目画素Ｇ１０周辺の画素に対して、前述した第１または第２の実施例で述べたエッジ方向認識手段２０を用いて、基準パターンＰの第１エッジ周辺の方向（第１エッジ点Ｅ１１を含むエッジの方向）が前述した第１または第２の実施例で定義した４方向、又は８方向のいずれに該当するかを求める。
【０１６５】
次に、ステップＳ５では、エッジペア候補を認識して基準パターンの有効なサーチ方向を決定する。
【０１６６】
上記ステップＳ４で求めた基準パターンＰの注目画素周辺にある各エッジ方向が、予めサーチ方向毎に定義された複数のテンプレートの中から一致するものを探して、一致したものがあれば、これをエッジペア候補として認識し、対応するサーチ方向を有効とする。
【０１６７】
なお、テンプレートは、第２実施例で述べたエッジ方向認識手段２０に書かれたものと同じものである。例えば、テンプレートは、５×５画素で構成されており、その中には４または８方向のエッジ方向や無視する情報が定義されている。
【０１６８】
次に、ステップＳ６では、被検査パターンの第１エッジ画素Ｇ２１の位置を算出する。
【０１６９】
図３０のように現在の基準パターンＰの注目画素Ｇ１０と同一場所を被検査パターンＤｓの注目画素Ｇ２０とし、被検査パターンＤｓに対して第２の計測ウィンドウＷ２、例えば７×７画素のウィンドウＷ２を使ってＳ５で求めたサーチ方向にサーチして、基準パターンＰと同様にして被検査パターンＤｓのエッジの正確な位置（第１エッジ点Ｅ２１）をサブ画素で検出する。
【０１７０】
次に、ステップＳ７では、第１エッジ点での情報を格納する。
【０１７１】
上記ステップＳ１〜Ｓ６で得られた情報を図３１のように情報メモリ５０へ格納する。この情報メモリ５０は、スキャン方向に１ブロック、他の３方向には画像センサ９の画素数だけのブロック分が必要で、１画素ずつ移動する毎に格納内容が更新されていく。
【０１７２】
次に、ステップＳ８では、基準パターンＰの情報から第２エッジ点を検出する。
【０１７３】
上記ステップＳ５で検出したエッジペア候補のフラグに基づいて、第１、第２の計測ウインドウＷ１，Ｗ２のサーチが第１エッジ点Ｅ１１、Ｅ２１のペアとなる第２エッジ点Ｅ１２、Ｅ２２に到達するまで、各サーチ方向毎にステップＳ１〜Ｓ７が繰り返さる。
【０１７４】
次に、ステップＳ９では、基準パターンＰと被検査パターンＤｓの幅寸法を求める。
【０１７５】
第２エッジ点を検出すると、上記ステップＳ５により再びサーチ方向毎に定義された複数のテンプレートの中から一致するものがあれば、ここで初めて幅寸法の計測が有効とみなす。
【０１７６】
そして、計測が有効であれば第１エッジ点の基準パターンＰのサブ画素位置と基準パターンＰの注目画素を起点にした被検査パターンＤｓのサブ画素位置、第２エッジ点の基準パターンのサブ画素位置と基準パターンＰの注目画素を起点にした被検査パターンＤｓのサブ画素位置、及び第１エッジの基準パターンＰの注目画素位置から第２エッジの注目画素位置が全て算出されているので、これらの情報から基準パターンＰと被検査パターンＤｓの幅寸法を正確に求めることができる。
【０１７７】
なお、以上の工程では第１エッジの位置と第２エッジの位置とを求めている例を説明したが、上述の第２エッジを第１エッジと見立てて、前記のステップＳ１〜Ｓ９を繰り返して実施し、また以降も更に同様な繰り返し工程を実施することにより広範囲な設計パターンデータの寸法検査を実施することができる。
【０１７８】
なお、本発明は、上記第１乃至第３の実施の形態に限定されるものでなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。
【０１７９】
さらに、上記実施形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示されている複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出できる。例えば、実施形態に示されている全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出できる。
【０１８０】
例えば、上記各実施の形態では、複数のしきい値を用意しているが、このしきい値は、実際にはさらに背景が白系か黒系か、又はパターン方向、その角度によっても変わるので、それぞれに個別に用意してもよい。
【０１８１】
又、被検査パターンの幅寸法Ｓｄと設計パターンＰの幅寸法Ｒｄからそれぞれの中心位置を算出することで、設計データベースから設計パターンＰを生成する過程の中で生じた形状ずれＥを図１７に示す度数分布図から求めることができるので、この結果からマスク２に形成された回路パターン検査の欠陥検査機能の性能を向上させることができる。
【０１８２】
又、マスク２の投影像を撮像して得られた設計パターンデータＤｆと被検査パターンデータＤｓとを比較して検査するのでなく、隣接するダイの各回路パターンの寸法を比較することにより、さらに精度を向上させることができる。
【０１８３】
エッジのパターン方向の検出は、４方向又は８方向のサーチに限られることなく、任意の方向にサーチ方向を拡張してサーチの精度を向上させるようにしてもよい。
【０１８４】
エッジペアの認識については、テンプレートの大きさを拡張してマッチングの自由度を向上させるようにしてもよい。
【０１８５】
【発明の効果】
以上詳記したように本発明によれば、半導体ウエハの回路パターンなどの被検査パターンの寸法を算出するときに、複数方向にそれぞれサーチを行って基準パターンの両エッジ部周辺のエッジの方向がエッジ方向パターンのテンプレートを用いて相対すれば、被検査パターンの幅方向における両エッジ部に対応する各画素をエッジペアと認識し、このエッジペアが認識されたところの各エッジ点をエッジ検出用のしきい値を用いて隣接する各画素の間のサブ画素で検出し、被検査パターンの寸法と基準パターンの寸法との差から半導体ウエハの回路パターンの仕上がり寸法（ＣＤ）を正確に検査でき、かつ基準パターンの寸法誤差から作成した度数分布に基づいて被検査パターンのパターン異常を判定するためのしきい値又はオフセット値を可変設定するので、たとえ半導体ウエハの回路パターンのデータを格納する設計データベースから設計データを生成する過程で回路パターンに形状ずれが生じたとしても、また被検査パターンの白／黒の違いから生じる形状ずれが生じても正確に半導体ウエハの回路パターンなどの被検査パターンの寸法を検査できる寸法検査方法及びその装置を提供できる。
【０１８６】
又、本発明によれば、半導体ウエハの回路パターンなどの被検査パターンの寸法を算出するときに、複数方向にそれぞれサーチを行って基準パターンの両エッジ部周辺のエッジの方向がエッジ方向パターンのテンプレートを用いて相対すれば、被検査パターンの幅方向における両エッジ部に対応する各画素をエッジペアと認識し、このエッジペアが認識されたところの各エッジ点をエッジ検出用のしきい値を用いて隣接する各画素の間のサブ画素で検出し、被検査パターンの寸法と基準パターンの寸法との差から半導体ウエハの回路パターンの仕上がり寸法（ＣＤ）を正確に検査でき、かつ基準パターンの寸法誤差から作成した度数分布に基づいて被検査パターンのパターン異常を判定するためのしきい値又はオフセット値を可変設定するので、たとえ半導体ウエハの回路パターンのデータを格納する設計データベースから設計データを生成する過程で回路パターンに形状ずれが生じたとしても、また被検査パターンの白／黒の違いから生じる形状ずれが生じても正確に半導体ウエハの回路パターンなどの被検査パターンの寸法を検査してマスクを製造するためのマスクの製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態である寸法検査装置の構成図。
【図２】本発明の第１の実施の形態である寸法検査装置における設計パターンデータ上の計測ウィンドウのスキャンを示す模式図。
【図３】本発明の第１の実施の形態である寸法検査装置における比較回路の作用の模式図、
【図４】本発明の第１の実施の形態である寸法検査装置におけるパターン認識手段の機能ブロック図。
【図５】本発明の第１の実施の形態である寸法検査装置における計測ウィンドウのスキャンを示す図。
【図６】本発明の第１の実施の形態である寸法検査装置における計測ウィンドウ内のサーチを示す図。
【図７】本発明の第１の実施の形態である寸法検査装置におけるエッジペアを示す模式図。
【図８】本発明の第１の実施の形態である寸法検査装置におけるエッジ点検出の作用を示す図。
【図９】本発明の第１の実施の形態である寸法検査装置における寸法計測手段の機能ブロック図。
【図１０】本発明の第１の実施の形態である寸法検査装置におけるエッジ点検出を検出するためのエッジペアの組み合わせを示す図。
【図１１】本発明の第１の実施の形態である寸法検査装置におけるエッジ点検出を検出するためのエッジペアの組み合わせを示す図。
【図１２】本発明の第１の実施の形態である寸法検査装置におけるエッジ点検出を検出するためのエッジペアの組み合わせを示す図。
【図１３】本発明の第１の実施の形態である寸法検査装置におけるエッジ点検出を検出するためのエッジペアの組み合わせを示す図。
【図１４】本発明の第１の実施の形態である寸法検査装置におけるエッジ点検出を検出するためのエッジペアの組み合わせを示す図。
【図１５】本発明の第１の実施の形態である寸法検査装置における寸法誤差判定手段の機能ブロック図。
【図１６】本発明の第１の実施の形態である寸法検査装置におけるしきい値可変設定手段の機能ブロック図。
【図１７】本発明の第１の実施の形態である寸法検査装置における設計パターンの寸法誤差の度数分布図。
【図１８】本発明の第１の実施の形態である寸法検査装置における設計パターン寸法に対するしきい値の関係を示す図。
【図１９】本発明の第１の実施の形態である寸法検査装置における比較回路の動作流れ図。
【図２０】本発明の第１の実施の形態である寸法検査装置における設計パターンとへこみがある回路パターンとを示す図。
【図２１】本発明の第２の実施の形態である寸法検査装置におけるサーチ方向を示す模式図。
【図２２】本発明の第２の実施の形態である寸法検査装置におけるエッジペアの組み合わせのテンプレートを示す模式図。
【図２３】本発明の第２の実施の形態である寸法検査装置におけるテンプレートの１画素のエッジ方向を示す模式図。
【図２４】本発明の第２の実施の形態である寸法検査装置におけるエッジペアの組み合わせのテンプレートを示す模式図。
【図２５】本発明の第２の実施の形態である寸法検査装置におけるエッジ方向の認識作用を示す模式図。
【図２６】本発明の第３の実施の形態である寸法検査装置におけるずれて配置さている矩形状の基準パターンと被検査パターンとを示す図。
【図２７】本発明の第３の実施の形態である寸法検査装置における走査手段の計測ウィンドウを示す模式図。
【図２８】本発明の第３の実施の形態である寸法検査装置における走査手段の計測ウィンドウを示す模式図。
【図２９】本発明の第３の実施の形態である寸法検査装置における基準パターンのサブ画素位置での算出を示す模式図。
【図３０】本発明の第３の実施の形態である寸法検査装置における被検査パターンの第１エッジ画素の位置の算出を示す模式図。
【図３１】本発明の第３の実施の形態である寸法検査装置における第１エッジ点での情報の格納を説明するための模式図。
【符号の説明】
１：露光機
２：マスク
３：テーブル
４：照明系
５：照明光
６：反射ミラー
７：コンデンサレンズ
８：対物レンズ
９：画像センサ
１０：画像処理回路
１１：データ展開回路
１２：設計データ
１３：比較回路
１４：パターン認識手段
１５：寸法計測手段
１６：寸法誤差判定手段
１７：しきい値可変設定手段
１８：走査手段
１９：サーチ手段
２０：エッジ方向認識手段
２１：プロファイル取得手段
２２：エッジ点検出手段
２３：第１の幅寸法手段
２４：第２の幅寸法手段
２５：寸法誤差算出手段
２６：判定手段
２７：度数分布作成手段
２８：可変設定手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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