光刻是大规模集成电路生产流程中十分关键的一环,而光刻中使用的掩模的质量对大规模集成电路的成品率有很大的影响。随着集成电路特征尺寸的减小,对掩模的制造质量也提出了越来越高的要求。对掩模特征尺寸及缺陷进行检测可以减少集成电路的废品率,因此开展这方面的研究具有重要意义。利用显微视觉技术对光掩模的特征尺寸进行了测量。首先对运动平台进行控制,保证了掩模图形线条在显微图像里水平分布或竖直分布,以减少测量的误差。然后通过研究光与掩模的相互作用,分析了光掩模在同轴光、环形光、背光等光源照射下的光照模型,得出了在漫射背光照射下能形成最有利于测量的成像照片。接着通过自动对焦技术,以梯度作为清晰度评价函数,通过穷举法与爬山法结合的优化算法进行搜索,避免了自动对焦陷入评价函数局部极值,得到了光掩模清晰的成像照片,实现了快速稳定的自动对焦。在得到了掩模清晰的成像照片后,利用边缘检测算子检测了光掩模图形线条的像素级边缘位置,进一步通过亚像素技术检测了边缘的精确位置,并结合光学系统像差对测量结果进行了误差分析。最后进行了实验研究。实验证明,通过对衍射现象的研究和利用,本测量系统能够对微米级的掩模线宽进行精确的测量,一定程度上扩展了光学显微测量的范围。