(57)【要約】【課題】走査型電子顕微鏡において任意のサンプルの観察あるいは測定部位におけるチャージアップの検出を、ハードウェアの改造を必要とせずに、実施できる方法を提供することを目的とする。【解決手段】フォーカス値として走査型電子顕微鏡の観察サンプル載置用ステージの高さ方向の位置および／あるいは走査型電子顕微鏡の対物レンズの励磁電流値および／あるいは走査型電子顕微鏡のリターディング電圧値をフォーカス値とし、各パターンのフォーカス値が導電性膜リッチ領域と絶縁性部リッチ領域の境界付近で段差を持つ変化をする時にチャージアップが起こっていると判断する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材の表面に導電性膜の有無により微細パターンを形成した物体を走査型電子顕微鏡にて観察及び測定を行う際のチャージアップ検出方法であって、前記物体上のパターン各部のフォーカス値を順次測定した結果、導電性膜リッチ領域と絶縁性部リッチ領域とを跨ぐ境界付近で前記フォーカス値がリニアでない変化をするときにチャージアップが起こっていると判断することを特徴とする電子顕微鏡のチャージアップ検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトマスクの微細な寸法をＣＤ−ＳＥＭを用いて測長する際のチャージアップ検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
走査型電子顕微鏡を用いてフォトマスクの様な微細なパターンが絶縁性基材の上に形成されたものを観察あるいは測定を行う場合、観察あるいは測定部位に溜まった電荷の影響で入射ビームおよび２次電子が影響を受け、対象物が正確に観察あるいは測定できない現象（チャージアップ）が発生する。本現象はフォトマスク製造工程の寸法保証において大きな問題になっている。観察あるいは測定中に本現象が発生しているかどうかを判定するためには、観察画像の鮮明さやコントラストから視覚的に判定するか、以下の特許文献に記載されている方法が用いられている。
【０００３】
特許文献１に記載されている方法は、照射電流と透過電子を用いたチャージアップの判定方法であるが、この方法を実施するためにはサンプルの厚さが、電子が透過できる程度の薄いものに限定される上に、走査型電子顕微鏡に透過電子検出機構を付加しなければならない。
【０００４】
特許文献２に記載されている方法は、オージェ電子を用いたチャージアップの判定方法であるが、この方法を実施するためには、走査型電子顕微鏡にオージェ電子検出機構を付加しなければならない。
【０００５】
特許文献３に記載されている方法は、ＳＥＭ画像の画質を用いたチャージアップの判定方法であるが、画質の劣化がチャージアップによるものか、チャージアップによらないものかの区別がつかない。
【０００６】
特許文献４に記載されている方法は、特殊なパターンを用いたチャージアップの判定方法であるが、チャージアップの評価に使用できる測定パターンが限定される。
【０００７】
以上のように、任意の観察あるいは測定するサンプルがチャージアップしているかどうかを判定する技術として幾つかの方法が確立されているが、いずれも走査型電子顕微鏡に新たに高価な専用装置を付加しなければならなかった。
【特許文献１】特開平８−１９５１８１号公報
【特許文献２】特開２０００−１９５４５９号公報
【特許文献３】特開２００６−０２９８９１号公報
【特許文献４】特開２００６−０３０２２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
走査型電子顕微鏡において任意のサンプルの観察あるいは測定部位におけるチャージアップの検出を、ハードウェアの改造を必要とせずに、実施できる方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するための手段として、請求項１に係る発明は、基材の表面に導電性膜の有無により微細パターンを形成した物体を走査型電子顕微鏡にて観察及び測定を行う際のチャージアップ検出方法であって、前記物体上のパターン各部のフォーカス値を順次
測定した結果、導電性膜リッチ領域と絶縁性部リッチ領域とを跨ぐ境界付近で前記フォーカス値がリニアでない変化をするときにチャージアップが起こっていると判断することを特徴とする走査型電子顕微鏡のチャージアップ検出方法である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は以上のような構成であるので、ハードウェアの改造無しに、また測定パターンを限定することをせずに、チャージアップの検出が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について具体的に説明する。
【００１２】
絶縁体部と導電体部の両方を含む物体を走査型電子顕微鏡にて観察あるいは測定を行う場合、対象物の絶縁体部と導電体部のそれぞれにおけるフォーカス値（Ｚ：走査型電子顕微鏡の観察サンプル載置用ステージの高さ方向の位置、走査型電子顕微鏡の対物レンズの励磁電流値、走査型電子顕微鏡のリターディング電圧値）をサンプル表面の位置に対してプロットすることで、サンプルの形状に沿ったプロファイルが得られる。サンプル内のある位置でチャージアップが発生した場合、チャージアップしていない状態で検出されるＺ位置からフォーカス値がずれてしまうため、プロファイル異常が発生する。
【００１３】
図１は、フォトマスクのチャージアップ評価用パターンのレイアウトの例を示す。図１の左側の図はフォトマスク全体のレイアウトを示しており、右側の各図は、パターンを拡大した図である。
【００１４】
このフォトマスクは、装置の較正用等に用いられる測定用パターンであるが、通常の製品パターンと同様に、ＣrあるいはＭｏＳｉ、およびそれらの積層等の導電性薄膜がパターン形成されている。
【００１５】
一方、その様な微細なパターンの寸法測定には、電子線を用いた電子顕微鏡、特にフォトマスクの分野では、走査型電子顕微鏡が使用されている。
【００１６】
走査型電子顕微鏡は一次電子線を観察対象であるフォトマスクの微細なパターンにフォーカスし、出てくる二次電子像により拡大像を得る。この時のフォーカスの状況が、観察対象が帯電しているかどうかによって影響を受ける。
【００１７】
観察対象が帯電するかどうかは、その観察対象の表面の電気抵抗値によって支配的に影響を受ける。観察対象の表面が導電性であれば、走査型電子顕微鏡の電子線を照射されてもほとんど帯電することは無い。逆に絶縁性であれば、容易に帯電することになる。
【００１８】
電子ビームは負の電荷を持つ電子の集まりであるから、電子線が照射された観察対象には、負の電荷が次から次に降り注ぐことになる。降り注ぐ電子の量が多ければ、少しの導電性では、アースに逃げる電子の量より電子線の照射により降り注ぐ電子の量が多くなり、帯電する場合も出てくると考えられる。
【００１９】
図２は、図１で示したフォトマスクを使用して、チャージアップの状況を表した例を示しており、Ｆｏｃｕｓ  Ｖａｌｕｅ  Ｔｒｅｎｄと呼んでいる。グラフの縦軸は、フォーカス値で、横軸にはＣｏｌｕｍｎをとっている。Ｃｏｌｕｍｎとは、図１の左側の図でフォトマスクのレイアウトを示しているが、同じパターンの縦方向に並んだ列の順序を指しており、左からＣｏｌｕｍｎ１〜Ｃｏｌｕｍｎ１１となっている。また図２のグラフのパラメータとして、Ｒｏｗ２、Ｒｏｗ５、Ｒｏｗ８、Ｒｏｗ１１と示してあるが、これは、図１の左側の図で、横方向に並んだ列の順序を示しており、下からＲｏｗ１〜Ｒｏｗ１１となっている。
【００２０】
図２の上側のグラフは、微細パターンの絶縁性部リッチ領域の寸法を測定した場合であり、チャージアップしていないこと示すグラフとなっている。グラフの横軸方向に４本のグラフがほぼ直線的に伸びており、段差が観察されていない。
【００２１】
一方、図２の下側のグラフは、導電性膜リッチ領域の寸法を測定した場合である。Ｃｏｌｕｍｎ１〜Ｃｏｌｕｍｎ５までは直線的に伸びているが、Ｃｏｌｕｍｎ７で段差が観察されている。段差が生じているのは、Ｒｏｗ８とＲｏｗ１１であり、Ｒｏｗ２とＲｏｗ５では段差が観察されていない。Ｒｏｗ８とＲｏｗ１１で帯電が起こっていることを示している。
【００２２】
これは、図１の左側のフォトマスクのレイアウトを示す図で明らかなように、絶縁性部リッチ領域にあるパターンで発生していることがわかる。
【００２３】
なお、図２のグラフが右肩上がりになる原因は、フォトマスクを載置してあるステージの水平性を示すものであり、ステージが右肩下がりになっていれば、図２のグラフも右肩下がりになる。ステージが完全に水平である場合は、図２のグラフも水平になる。従って全て右肩上がりであることは、本質的には本発明の使用効果とは関係が無いことである。
【００２４】
観察対象が帯電していることにより、ジャストフォーカスの位置が、帯電していない場合と比較して変化する。なぜなら、例えば、電子が残留している場合は、観察対象に電子線が届きにくい方向に電界が形成される為、フォーカスの位置を変えなければジャストフォーカスが得られなくなるからである。
【００２５】
このため、帯電が起こるとフォーカスの位置が変化し、フォーカス値の変化として捉えることができることになる。
【００２６】
なおチャージアップは装置の測定条件（電子ビームの加速電圧、照射電流などのフォトマスクへの総Ｄｏｓｅ量に関わる条件）にも大きく依存する為、対象となる条件を全て確認することが好ましい。
【００２７】
以上、半導体用フォトマスク、特に検査用マスクのパターンの例で説明したが、本発明のチャージアップ検出方法はこれに限定されず、基材表面に導電性膜をパターン形成したものであれば他のものでも同様に適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係るチャージアップ評価用パターンのレイアウトの例
【図２】本発明に係るチャージアップしている場合とチャージアップしていない場合のフォーカス値の変化状況の例
【図１】
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【図２】
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