(57)【要約】【課題】微細な凹凸による欠陥の検査に好適な欠陥検査装置及び欠陥検査方法を提供する。【解決手段】電子ビーム３ａを試料８の表面上で走査させる電子走査部１と、電子ビーム３ａの光軸の周りに複数配置され、電子ビーム３ａの走査によって試料８の表面から放出された電子を検出する検出器９ａ〜９ｄと、検出器９ａ〜９ｄの検出信号に基づいて、試料８の表面の画像データを生成する信号処理部１１と、画像データに基づいて試料８の表面の凹凸による欠陥を検出する解析部１２と、試料８の種類に応じて電子ビーム３ａの走査速度を制御する制御部１０と、を備えた欠陥検査装置１００による。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ビームを試料の表面上で走査させる電子走査部と、
前記電子ビームの光軸の周りに複数配置され、前記電子ビームの走査によって試料表面から放出された電子を検出する検出器と、
前記検出器の検出信号に基づいて、前記試料の表面の画像データを生成する信号処理部と、
前記画像データに基づいて前記試料の表面の凹凸による欠陥を検出する解析部と、
前記試料の種類に応じて前記電子ビームの走査速度を制御する制御部と、
を備えたことを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記試料が導電材料によって形成された反射型のマスクの場合には、前記電子ビームの走査速度を、前記試料が絶縁材料よりなる基板の上にパターンが形成された透過型のマスクである場合の走査速度よりも遅くすることを特徴とする請求項１に記載の欠陥検査装置。
【請求項３】
前記信号処理部は、前記電子ビームの光軸を挟んで対向する２方向の画像データの差分をとった差分画像を生成することを特徴とする請求項２に記載の欠陥検査装置。
【請求項４】
前記解析部は前記差分画像の輝度値に基づいて前記試料表面の凹凸を検出することを特徴とする請求項３に記載の欠陥検査装置。
【請求項５】
前記解析部は、前記差分画像において凹凸を含む欠陥部と、凹凸が検出されない背景部とについてそれぞれ差分プロファイルを求め、前記欠陥部の差分プロファイルを積算した積分プロファイルから、前記背景部の差分プロファイルを積算した積分プロファイルを減算した積分プロファイルを求めることを特徴とする請求項４に記載の欠陥検査装置。
【請求項６】
前記解析部は、前記積分プロファイルから求めた表面粗さの値と、原子間力顕微鏡によって求めた前記試料の表面粗さの値との関係に基づいて、前記積分プロファイルの輝度値から前記欠陥の高さを求めることを特徴とする請求項５に記載の欠陥検査装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記試料が導電材料によって形成された反射型のマスクの場合には、前記電子ビームの走査速度を、前記試料が絶縁材料よりなる基板の上にパターンが形成された透過型のマスクである場合の走査速度の１／１０００以下にすることを特徴とする請求項２に記載の欠陥検査装置。
【請求項８】
試料表面に電子ビームを走査させる電子走査部と、前記電子ビームの光軸の周りに複数配置され前記電子ビームの照射によって試料表面から放出された電子を検出する検出器と、前記電子走査部を制御する制御部と、を備えた欠陥検査装置を用いた欠陥検査方法であって、
前記試料の種類に応じて電子ビームの走査速度を決定するステップと、
前記電子ビームを走査させ、前記検出器の検出信号に基づいて前記試料表面を異なる方向から写した複数の画像データを取得するステップと、
前記電子ビームの光軸を挟んで対向する２方向からの画像データの差分をとって差分画像を生成するステップと、
前記差分画像から差分プロファイルを抽出し、該差分プロファイルに基づいて前記試料表面の凹凸を検出するステップと、
を有することを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項９】
前記試料が導電材料によって形成された反射型のマスクの場合には、前記電子ビームの走査速度を、前記試料が絶縁材料よりなる基板の上にパターンが形成された透過型のマスクである場合の走査速度よりも遅くすることを特徴とする請求項８に記載の欠陥検査方法。
【請求項１０】
前記差分画像において凹凸を含む欠陥部と、凹凸が検出されない背景部とについてそれぞれ差分プロファイルを求め、前記凹凸を含む部分の差分プロファイルを積算した積分プロファイルから、前記背景部の差分プロファイルを積算した積分プロファイルを減算した積分プロファイルを求めるステップを有することを特徴とする請求項９に記載の欠陥検査装置。
【請求項１１】
前記積分プロファイルから求めた表面粗さの値と、原子間力顕微鏡によって求めた前記試料の表面粗さの値との関係に基づいて、前記積分プロファイルの輝度値から前記欠陥の高さを求めるステップを有することを特徴とする請求項１０に記載の欠陥検査方法。
【請求項１２】
前記試料が導電材料によって形成された反射型のマスクの場合には、前記電子ビームの走査速度を、前記試料が絶縁材料よりなる基板の上にパターンが形成された透過型のマスクである場合の走査速度の１／１０００以下にすることを特徴とする請求項９に記載の欠陥検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料表面の二次電子像に基づいて試料表面を検査する欠陥検査装置及び欠陥検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の微細化にともなって、波長の短い極端紫外光（ＥＵＶ：Extreme Ultraviolet）を用いたＥＵＶ露光技術の開発が進められている。このＥＵＶ露光に用いられるＥＵＶマスクは光反射型のマスクであり、光を反射する反射部と光を吸収する吸収部とによりパターンを形成している。
【０００３】
このＥＵＶマスクの反射部の表面に数ｎｍ程度の凹凸による欠陥が存在すると、その部分で極端紫外光の位相がずれてしまうため、半導体ウェハ上に転写されるパターンの寸法や形状が変化するおそれがある。
【０００４】
このような微小な凹凸は、通常の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning Electron Microscope）による観察ではノイズに埋もれてしまい検出が困難である。そのため、ＥＵＶマスクの検査には、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ：Atomic force Microscope）が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１１２９２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、原子間力顕微鏡による観察は、プローブを機械的に走査させることから試料の観察に時間がかかるという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は微小な凹凸による欠陥の検査に好適な欠陥検査装置及び欠陥検査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】
【０００８】
下記開示の一観点によれば、電子ビームを試料の表面上で走査させる電子走査部と、前記電子ビームの光軸の周りに複数配置され、前記電子ビームの走査によって試料表面から放出された電子を検出する検出器と、前記検出器の検出信号に基づいて、前記試料の表面の画像データを生成する信号処理部と、前記画像データに基づいて前記試料の表面の凹凸による欠陥を検出する解析部と、前記試料の種類に応じて前記電子ビームの走査速度を制御する制御部と、を備えた欠陥検査装置が提供される。
【０００９】
上記観点の欠陥検査装置において、試料が導電材料によって形成された反射型のマスクの場合には電子ビームの走査速度を、試料が絶縁材料よりなる基板上にパターンが形成された透過型のマスクである場合の走査速度よりも遅くしても良い。
【００１０】
また、別の一観点によれば、試料表面に電子ビームを走査させる電子走査部と、前記電子ビームの光軸の周りに複数配置され前記電子ビームの照射によって試料表面から放出された電子を検出する検出器と、前記電子走査部を制御する制御部と、を備えた欠陥検査装置を用いた欠陥検査方法であって、前記試料の種類に応じて電子ビームの走査速度を決定するステップと、前記電子ビームを走査させ、前記検出器の検出信号に基づいて前記試料表面を異なる方向から写した複数の画像データを取得するステップと、前記電子ビームの光軸を挟んで対向する２方向からの画像データの差分をとって差分画像を生成するステップと、前記差分画像から差分プロファイルを抽出し、該差分プロファイルに基づいて前記試料表面の凹凸を検出するステップと、を有する欠陥検査方法が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
上記観点の欠陥検査装置及び欠陥検査方法では、試料の種類に応じて電子ビームの走査速度を制御する。例えば、試料が導電材料によって形成され、チャージアップしにくい反射型のマスクの場合には、走査速度を遅くすることでノイズが抑制される。
【００１２】
これにより、反射型のマスクの表面に形成された微小な凹凸を検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、実施形態に係る走査型電子顕微鏡（欠陥検査装置）のブロック図である。
【図２】図２は、図１の検出器の配置を示す斜視図である。
【図３】図３（ａ）は、透過型のマスクの構造を示す断面図であり、図３（ｂ）はＥＵＶ露光に用いられる反射型のマスクの構造を示す断面図である。
【図４】図４（ａ）は反射型マスクの表面のＳＥＭ画像（全加算画像）を示す図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＳＥＭ画像の生成に用いた各検出器のＳＥＭ画像を示す図であり、図４（ｃ）は左画像から右画像の差分をとった差分画像を示す図である。
【図５】図５は、低い凸部が形成された試料表面のＳＥＭ画像（差分画像）を示す図である。
【図６】図６（ａ）は、高さが２ｎｍの凸部のラインプロファイルの一例を示す図であり、図６（ｂ）は高さが１ｎｍの凸部のラインプロファイルの一例を示す図である。
【図７】図７は、電子ビームの走査速度を低下させて取得した試料表面のＳＥＭ画像（差分画像）を示す図である。
【図８】図８（ａ）、（ｂ）は、電子ビームの走査速度を低下させて取得したＳＥＭ画像から求めたラインプロファイルを示す図であり、図８（ａ）は高さが２ｎｍの凸部のラインプロファイルを示す図であり、図８（ｂ）は高さが１ｎｍの凸部のラインプロファイルを示す図である。
【図９】図９は実施形態に係る欠陥検査方法を示すフローチャートである。
【図１０】図１０（ａ）〜（ｃ）は積分プロファイルの算出方法を示す図である。
【図１１】図１１は、図１０（ｂ）の積分プロファイルから図１０（ｃ）の積分プロファイルを減算して求めた積分プロファイルを示す図である。
【図１２】図１２は、補正係数の決定方法を示すフローチャートである。
【図１３】図１３は、欠陥のない部分のＳＥＭ画像から平均面粗さの求め方を示す図である。
【図１４】図１４は、積分プロファイルからパターン幅及びパターン高さ（深さ）を求める方法を示す図である。
【図１５】図１５（ａ）、（ｂ）は、通常スキャン及びスロースキャンで検出可能な欠陥の高さ（深さ）を調べた結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、実施形態に係る欠陥検査装置のブロック図である。
【００１５】
図１に示す欠陥検査装置（走査型電子顕微鏡）１００は、電子ビーム３ａを照射する電子走査部１と、試料８を保持するチャンバー２と、電子走査部１の各部を制御する制御部１０とを有する。
【００１６】
このうち、電子走査部１は電子銃３を備え、この電子銃３から所定の加速電圧で電子が放出される。電子銃３から放出された電子はコンデンサレンズ４で収束されて１次電子ビーム３ａとなり、その電子ビーム３ａは偏向コイル５で偏向された後、対物レンズ６によって焦点合わせされて試料８の表面に照射される。
【００１７】
電子走査部１は、偏向コイル５で電子ビーム３ａを偏向させることで電子ビーム３ａを試料８の表面の観察領域内で走査させる。
【００１８】
一次電子ビーム３ａの照射によって、試料８の表面からは二次電子が放出され、放出された二次電子は試料ステージ７の上方に設けられた複数の検出器９ａ〜９ｄによって検出される。
【００１９】
図２は、検出器９ａ〜９ｄの配置を示す斜視図である。
【００２０】
ここでは、図２に示すように、４台の検出器９ａ〜９ｄが電子ビーム３ａの光軸の周りに互いに均等な角度（９０°）を開けて配置されている。特に限定されないが、ここでは各検出器９ａ〜９ｄが矩形状の観察領域８ａの対角方向にそれぞれ配置されているものとする。なお、検出器の数は特に４台に限定されるものではない。
【００２１】
各検出器９ａ〜９ｄは、検出した二次電子の量を、それぞれ検出信号ｃｈ１〜ｃｈ４として信号処理部１１（図１参照）に出力する。
【００２２】
図１の信号処理部１１は、検出器９ａ〜９ｄが検出した二次電子の量をＡＤ変換器でデジタル量に変換する。そして、二次電子の量と偏向コイル５による一次電子ビーム３ａの偏向位置とを対応付けて２次元配列上に並べて画像データ（ＳＥＭ画像）を生成する。
【００２３】
信号処理部１１は、異なる方向に配置された検出器９ａ〜９ｄの検出信号ｃｈ１〜ｃｈ４に基づく画像をそれぞれ生成する。これらの画像は各検出器９ａ〜９ｄの方向に放出された二次電子の量を反映しており、試料７の表面に形成されたパターンのエッジの向きによって輝度値が異なる。
【００２４】
すなわち、検出器の方に向いたエッジの輝度値はより高い輝度で表示され、検出器から離れた方向を向いたエッジの輝度値はより低い輝度で表示される。
【００２５】
また、信号処理部１１は、隣接する検出器の信号同士を加算することで、各検出器９ａ〜９ｂの中間方向の画像データ（ＳＥＭ画像）を生成する。例えば、図２の検出信号ｃｈ１と検出信号ｃｈ２とを等しい重み付けで加算することで、検出器９ａと検出器９ｂの中間方向（図２の左方向）に配置された検出器の検出信号に基づく画像データを仮想的に生成する。同様にして、信号処理部１１は図２の観察領域８ａの上、右、下の各方向から写した画像データを生成する。
【００２６】
さらに、信号処理部１１は、全ての検出信号ｃｈ１〜ｃｈ４を加算して全加算画像を生成する。この全加算画像は、検出器を１つのみ備えた一般的な走査型電子顕微鏡によるＳＥＭ画像と同様の画像であり、エッジの向きによる輝度の差がほとんど現れない。
【００２７】
信号処理部１１で生成された画像データは、図１に示す記憶部１４に格納されるとともに、一部の画像は表示部１３で表示される。
【００２８】
制御部１０は、電子走査部１に制御信号を送出し、電子走査部１の電子ビーム３ａの加速電圧、電流値及び走査速度を制御する。
【００２９】
制御部１０には、信号処理部１１に加えて、解析部１２が設けられている。
【００３０】
解析部１２は、観察領域８ａを様々な方向から写した画像データを抽出し、その画像データから差分画像を生成する。また、差分画像から所定の方向の輝度値の分布（ラインプロファイル）を求め、そのラインプロファイルを積分して試料表面の高さを反映した積分プロファイルを求める。そして、その積分プロファイルに基づいて観察領域８ａの凹凸（欠陥）の検出並びに欠陥の幅及び高さ（深さ）の測定を行う。
【００３１】
次に、図１の欠陥検査装置１００を用いたフォトリソグラフィー用のマスクの観察方法について説明する。
【００３２】
図３（ａ）は、透過型マスクの断面図である。
【００３３】
図３（ａ）に示す透過型マスク５０は、石英ガラス等の透明な基板５１の上に、クロムなどよりなるパターン５２を備えている。このマスクは、可視光や紫外光を用いた露光に用いられるものであり、パターン５２が形成されていない部分の基板５１を通過した紫外光により電子回路のパターンを転写する。
【００３４】
このような透過型マスク５０を欠陥検査装置１００を用いて観察する場合には、絶縁材料よりなる基板５１の表面の帯電を防ぐために電子ビームの照射量を抑制する必要がある。そのため、透過型マスク５０の観察では、電子ビームを例えば２０ＭＨｚ程度と比較的高速に走査させている。
【００３５】
一方、図３（ｂ）はＥＵＶ露光に用いられる反射型マスクの断面図である。
【００３６】
図３（ｂ）のＥＵＶ露光に用いられる反射型マスク６０は、基板６１の上に複数層の反射膜６２ａが積層されてなる多層反射膜６２を備え、その多層反射膜６２の上に極端紫外光を吸収する材料よりなるパターン６３が形成されている。
【００３７】
多層反射膜６２を構成する各反射膜６２ａは、極端紫外光の波長（例えば、１３ｎｍ程度）の数分の１程度の薄い膜であり、基板表面の凹部６４や異物６５、６７があると、その上方に凹状のピット欠陥６４ａや凸状のバンプ欠陥６５ａ、６７ａが残ってしまう。
【００３８】
高さ（又は深さ）が数ｎｍ程度の微小なピット欠陥６４ａやバンプ欠陥６５ａ、６７ａがあると、部分で反射された極端紫外光の位相がずれてしまい、転写されたパターンの変形や線幅の誤差が生じるおそれがある。
【００３９】
そこで、本実施形態では、パターンの立体形状の測定が可能な図１の欠陥検査装置１００を用いて反射型マスクの欠陥の検査を行う。
【００４０】
図４（ａ）は反射型マスクの表面のＳＥＭ画像（全加算画像）を示す図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＳＥＭ画像の生成に用いた各検出器のＳＥＭ画像を示す図であり、図４（ｃ）は左画像から右画像の差分をとった差分画像を示す図である。
【００４１】
図４（ａ）に示すＳＥＭ画像は、各検出器９ａ〜９ｄの検出信号を加算した全加算画像であり、一つの検出器を備えた一般的な走査型電子顕微鏡で得られるＳＥＭ画像と同様の画像である。図示のＳＥＭ画像に対応する部分には深さが１４ｎｍ程度の凹状のピット欠陥が存在しているが、ＳＥＭ画像にはピット欠陥は現れていない。この結果から、一般的な走査型電子顕微鏡では反射型マスクの微細な欠陥の検出が困難であることがわかる。
【００４２】
図４（ｂ）は、欠陥検査装置１００の各検出器９ａ〜９ｄの検出信号ｃｈ１〜ｃｈ４によるＳＥＭ画像を示す図である。
【００４３】
図４（ｂ）に示すＳＥＭ画像では、ピット欠陥の段差部分で輝度値の変化が現れている。そこで、ピット欠陥の凹凸を更に強調した画像を得るべく、検出信号ｃｈ１と検出信号ｃｈ２とを加算して得られる左画像と、検出信号ｃｈ３と検出信号ｃｈ４とを加算して得られる右画像との差分をとって差分画像を求めた。
【００４４】
図４（ｃ）は、左画像と右画像との差分をとった差分画像を示す図である。
【００４５】
図４（ｃ）に示すように、差分画像では、全加算画像には現れないピット欠陥が現れる。このように、欠陥検査装置１００により求めた差分画像では、微小な凹凸による欠陥の検出に好適である。
【００４６】
そこで、図１の欠陥検査装置１００を用いてさらに薄い欠陥の観察を行った。
【００４７】
図５は、凸状のバンプ欠陥が形成された試料表面の差分画像を示す図である。
【００４８】
ここでは、高さが約２ｎｍの凸状のバンプ欠陥を有する試料及び高さが約１ｎｍの凸状のバンプ欠陥を有する試料について観察を行った。なお、図５の差分画像は、電子ビームの加速電圧を９００Ｖ、電流値を５ｐＡ、画像解像度を１０２４ｐｉｘｅｌ、平均数回数を６４、スキャン速度を２０ＭＨｚで撮像したＳＥＭ画像から生成した。
【００４９】
図５に示すように、高さが約２ｎｍのバンプ欠陥については、差分画像でもバンプ欠陥が現れない結果となった。そこで、差分画像からバンプ欠陥を横切る領域Ｌ１のラインプロファイルを抽出した。
【００５０】
図６（ａ）は、高さが２ｎｍの凸部を横切るラインプロファイルの一例を示す図であり、図６（ｂ）は高さが１ｎｍの凸部を横切るラインプロファイルの一例を示す図である。
【００５１】
図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、欠陥の高さ又は深さが２ｎｍ程度と小さくなると、欠陥の段差部分のピークがノイズ成分に埋もれてしまい、欠陥の検出が困難になる。
【００５２】
そこで、本実施形態では、ＥＵＶマスク６０の多層反射膜６２が金属等の導電材料よりなり、チャージアップを起こしにくいことに着目して、電子ビームの走査速度を低下させて試料表面の観察を行うこととした。
【００５３】
図７は、電子ビームの走査速度を低下させて取得した試料表面のＳＥＭ画像（差分画像）を示す図である。なお、図７の差分画像は、電子ビームの加速電圧が９００Ｖ、電流値が５ｐＡ、画像解像度が１０２４ｐｉｘｅｌ、平均回数１回、及びスキャン速度を７ｋＨｚの条件で撮像したＳＥＭ画像に基づく。
【００５４】
図７に示すように、電子ビームの走査速度を図５の測定での走査速度の１／１０００以下にすると、差分画像のノイズが減少し、凸状のバンプ欠陥の段差部分の輝度の変化が現れる。そこで、バンプ欠陥を含む領域Ｌ２のラインプロファイルを抽出した。
【００５５】
図８（ａ）は、高さが約２ｎｍのバンプ欠陥のラインプロファイルを示す図であり、図８（ｂ）は高さが約１ｎｍのバンプ欠陥のラインプロファイルを示す図である。
【００５６】
図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、電子ビームの走査速度を７ｋＨｚに低下させた場合には、図６（ａ）及び図６（ｂ）に比べてノイズ成分が減少し、１〜２ｎｍのバンプ欠陥を検出できる。
【００５７】
このように、本実施形態では、ＥＵＶマスクが導電材料で覆われており照射される電子数が増大しても電荷を効率よく外部に除去できることに着目し、電子ビームのスキャン速度を７ｋＨｚとした。これにより、試料表面に照射される電子数が増加して、凹凸による欠陥のコントラストが改善され、微小な凹凸による欠陥を検出できる。
【００５８】
なお、本実施形態による観察方法はＥＵＶマスクの観察に限定されるものではなく導電材料によって覆われた試料表面の微小な凹凸の観察にも用いることができる。
【００５９】
以下、本実施形態の欠陥検査方法による凹凸による欠陥の検出から欠陥の幅及び深さの測定の手順について説明する。
【００６０】
図９は、実施形態に係る欠陥検査方法を示すフローチャートである。
【００６１】
まず、図９のステップＳ１０において、欠陥検査装置１００の制御部１０（図１参照）は、電子ビームの加速電圧、電流値、走査速度の初期設定を行う。
【００６２】
本実施形態では、微細な凹凸を検出するために、加速電圧はできるだけ低いことが好ましい。例えば、加速電圧を１ｋＶ以下とすると好適である。また、ノイズ成分を抑制する観点から、導電材料によって覆われた試料の場合には、電子ビームの照射量を増加させることが好ましい。例えば、電子ビームの電流値は５ｐＡ以上とし、電子ビームの走査速度は２０ｋＨｚ以下とすると好適である。
【００６３】
次に、ステップＳ２０において、欠陥検査装置１００により試料表面のＳＥＭ画像を取得する。
【００６４】
ここでは、信号処理部１１は各検出器９ａ〜９ｄからの検出信号ｃｈ１〜ｃｈ４のそれぞれのＳＥＭ画像と、検出信号ｃｈ１及びｃｈ２を加算した左画像と、検出信号ｃｈ３及びｃｈ４を加算した右画像とを生成する。
【００６５】
次に、ステップＳ３０において、欠陥検査装置１００の解析部１２が左画像と右画像との差分をとって差分画像を生成する。この差分画像の輝度は、試料表面の勾配に応じた値となるため、凹凸の段差の一方が平坦な部分よりも高い輝度で現れ、段差の他方の部分では平坦な部分よりも低い輝度で暗く現れる。
【００６６】
次に、ステップＳ４０において、解析部１２が差分画像の輝度値が所定の閾値以上に変化する部分の有無に基づいて凹凸（欠陥）の位置を検出する。
【００６７】
次に、ステップＳ５０において、解析部１２が差分画像のラインプロファイル（差分プロファイル）を抽出する。なお、差分プロファイルは差分をとった方向と平行なラインにそって抽出すると好適である。
【００６８】
次いで、その差分プロファイルを積算してゆくことで積算値の分布である積分プロファイルを求める。このように、試料表面の傾斜の分布を表す差分プロファイルを積算した積分プロファイルは試料表面のパターンや欠陥の高さ分布を再現したものとなる。
【００６９】
ただし、本実施形態では電子ビームの走査速度を低速とするため、照射される電子量が多く、走査を行なっている間に試料表面の電位が変化しやすい傾向がある。そのため、取得したＳＥＭ画像（差分画像）に輝度ムラが生じてしまい、画像の位置によって輝度値の変化してしまう現象が見られる。
【００７０】
その結果、差分信号を積算した積分プロファイルに大きな歪が生じ、実際のパターンや欠陥の形状とは全く異なってしまうという不具合が生じる場合がある。
【００７１】
そこで、本実施形態では以下の方法により積分プロファイルの補正を行う。
【００７２】
図１０（ａ）〜（ｃ）は積分プロファイルの算出方法を示す図である。
【００７３】
図１０（ａ）は電子ビームを低速で走査させて取得したＳＥＭ画像から生成した差分画像を示している。図示のように、差分画像の輝度ムラにより左端側で輝度が高く（明るく）なっており、右端側で輝度が低く（暗く）なっている。このように、帯電による輝度ムラの分布は電子ビームの走査方向であるＸ方向にのみ変化し、電子ビームの操作方向に垂直な方向であるＹ方向にはほぼ一定である。
【００７４】
そこで、まず図１０（ａ）の差分画像において、欠陥を横切る領域Ｌ３（欠陥部）での輝度値のラインプロファイルを抽出する。そして、このラインプロファイルを積算してゆくことで欠陥部の積分プロファイルを求める。
【００７５】
図１０（ｂ）は、図１０（ａ）の欠陥部（領域Ｌ３）の積分プロファイルを示す図である。図示のように、欠陥部の積分プロファイルは全体として上に凸に歪んでいる。
【００７６】
次に、図１０（ａ）の差分画像から、領域Ｌ３とＸ方向の位置が同じで、欠陥と重ならない領域Ｌ４（背景部）から輝度値のラインプロファイルを抽出する。そして、このラインプロファイルを積算してゆくことで背景部の積分プロファイルを求める。
【００７７】
図１０（ｃ）は、図１０（ｃ）は背景部（領域Ｌ４）の積分プロファイルを示す図である。図示のように背景部の積分プロファイルも全体として上に凸に歪んでいる。
【００７８】
次に、欠陥部の積分プロファイルから背景部の積分プロファイルを減算する。
【００７９】
図１１は、図１０（ｂ）の積分プロファイルから図１０（ｃ）の積分プロファイルを減算した結果を示す図である。
【００８０】
これにより、欠陥部の積分プロファイルの歪みが取り除かれた積分プロファイルが求まる。このようにして補正された積分プロファイルでは、輝度ムラの影響が相殺され、欠陥の高さ分布を正しく再現できる。
【００８１】
次に、図９のステップＳ６０において、解析部１２（図１参照）が積分プロファイルから欠陥の高さ（深さ）を決定するための補正係数を決定する。
【００８２】
上記のステップＳ５０で求めた積分プロファイルの値は輝度値であり、この輝度値からパターンや欠陥の高さを求めるためには、差分画像のスケール値と何らかの補正係数を乗算して長さの値に変換する必要がある。この補正係数は、電子ビームを照射する試料の材料に関係した二次電子の放出特性に依存するため、測定するＥＵＶマスクの材質及び構造が同じであれば一定となる。
【００８３】
しかしながら、二次電子の信号強度は欠陥検査装置１００の電子ビームの加速電圧、電流値、スキャン回数、画像のコントラストによっても変化するため、補正係数は測定条件によっても変化する。
【００８４】
そこで、本実施形態では以下の手法により補正係数を決定する。
【００８５】
図１２は、実施形態に係る補正係数の決定方法を示すフローチャートである。
【００８６】
まず、図１２のステップＳ６１において、欠陥検査装置１００により、試料において欠陥のない部分に観察領域を設定してＳＥＭ画像を取得する。このＳＥＭ画像は、欠陥を観察するときと同じ電子ビームの加速電圧、電流値、走査回数及び走査速度で撮像する。
【００８７】
次に、ステップＳ６２において、解析部１２は、ステップＳ６１で取得したＳＥＭ画像か差分画像を生成し、その輝度のラインプロファイルを積算して積分プロファイルを取得する。
【００８８】
図１３（ａ）は、欠陥のない部分の差分画像の一例である。図１３の場合には、例えばＹ方向の中央付近の領域Ｌ５のラインプロファイルから積分プロファイルを求める。
【００８９】
これにより、欠陥のない部分の高さの分布が再現されたことになる。
【００９０】
次に、図１１のステップＳ６３において、解析部１２は、ステップＳ６２で取得した積分プロファイルの輝度値に差分画像のスケールを乗算したデータを求める。そして、積分プロファイルに差分画像のスケールを乗算したデータから、ＳＥＭ画像での表面粗さ（ＲＭＳ：Root Mean Square）を求める。
【００９１】
図１３（ｂ）は、図１３（ａ）から取得した積分プロファイルに差分画像のスケールを乗算したデータを示すグラフである。
【００９２】
図１３（ｂ）の場合には、図１３（ａ）の試料の表面粗さが１６７．８と求まる。
【００９３】
次に、図１１のステップＳ６４において、解析部１２は、ステップＳ６１で設定した観察領域について原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を用いて予め測定しておいた試料表面の表面粗さ（ＲＭＳ）を取得する。
【００９４】
なお、試料が製品として市販されているＥＵＶマスクの場合には、その表面粗さ（ＲＭＳ）は製造業者及びその製品グレードによって決まる。そのため、同一製品の場合には、その都度原子間力顕微鏡による測定を行う必要はなく、予め測定しておいた表面粗さ（ＲＭＳ）の値を利用すれば良い。
【００９５】
次に、ステップＳ６５において、ＳＥＭ画像での表面粗さと、ＡＦＭで求めた表面粗さとが一致するように補正係数Ｋを求める。すなわち、補正係数Ｋは、ＡＦＭでの表面粗さ（ＲＭＳ）をＳＥＭ画像での表面粗さ（ＲＭＳ）で除算した値として求まる。
【００９６】
図１３（ａ）の試料の場合には、ＡＦＭによる表面粗さ（ＲＭＳ）が０．３（ｎｍ）であるため、この試料での補正係数Ｋは０．３/１６７．８＝０．００１７８８となる。
【００９７】
以上により、積分プロファイルの輝度値から欠陥の高さ（深さ）を求めるための補正係数が求まる。
【００９８】
次に、図９のステップＳ７０において、解析部１２（図１参照）は積分プロファイルに基づいて欠陥の高さ（又は深さ）と欠陥の幅を求める。
【００９９】
図１４は、積分プロファイルからパターン幅及びパターン高さ（深さ）を求める方法を示す図である。
【０１００】
欠陥の高さ（深さ）及び幅は以下のようにして求める。
【０１０１】
まず、図１４の積分プロファイルに示すように、欠陥のピーク以外の平坦な部分の輝度値の平均値（０％）と、欠陥のピーク（１００％）の輝度値との差分Ａを求める。
【０１０２】
次に、この輝度値の差分Ａに、ステップＳ６０で求めた補正係数を乗ずる。これにより、欠陥の高さが求まる。
【０１０３】
また、欠陥の幅は、平坦な部分の輝度値（０％）と欠陥のピーク（１００％）との中間の５０％の輝度値に閾値を設定し、この閾値と積分プロファイルとが交差する部分を欠陥の端部として検出する。このようにして検出された欠陥の端部間の距離Ｂから欠陥の幅が求まる。
【０１０４】
以上のように実施形態に係る欠陥検査方法によれば、電子ビームを低速で走査させることにより、微細な凹凸よりなる欠陥を検出でき、さらにその高さ（深さ）及び幅を正確に測定できる。
【０１０５】
（実験例）
以下、様々な高さ（深さ）及び幅を有するバンプ欠陥及びピット欠陥が形成されたＥＵＶマスクを用意し、検出可能な欠陥の高さ（深さ）の評価を行った結果について説明する。
【０１０６】
図１５（ａ）は、実施形態の実験例１に係る欠陥の検出結果を示すグラフである。
【０１０７】
実験例１では、電子ビームの加速電圧を９００Ｖとし、電流値を５ｐＡとし、スキャン回数を１回とした条件の下でＳＥＭ画像を撮像した。なお、通常スキャンは、電子ビームのスキャン速度を２０ＭＨｚとした条件であり、スロースキャンは電子ビームのスキャン速度を７ｋＨｚとした条件である。
【０１０８】
図１５（ａ）に示すように、スロースキャンでＳＥＭ画像を撮像することで、通常スキャンでは検出が困難な高さが２ｎｍ程度までの範囲の欠陥を検出できることが確認できた。
【０１０９】
図１５（ｂ）は、実施形態の実験例２に係る欠陥の検出結果を示すグラフである。
【０１１０】
実験例２では、電子ビームの加速電圧を５００Ｖとし、電流値を１２ｐＡとし、スキャン回数を１回とした条件の下でＳＥＭ画像を取得した。なお、通常スキャンでは、スキャン速度を２０ＭＨｚとしてＳＥＭ画像を取得し、スロースキャンではスキャン速度を７ｋＨｚとしてＳＥＭ画像を取得した。
【０１１１】
図１５（ｂ）に示すように、加速電圧を下げるとともに、電子ビームの電流値を増加させたことにより、さらに微小な凹凸による欠陥を検出できることが確認できた。
【０１１２】
図示のようにスロースキャンを行うことで、通常スキャンでの検出が困難な１ｎｍ〜２ｎｍ程度の凹凸による欠陥を検出できることが確認できた。
【符号の説明】
【０１１３】
１…電子走査部、２…チャンバー、３…電子銃、３ａ…電子ビーム、４…コンデンサレンズ、５…偏向コイル、６…対物レンズ、７…試料ステージ、８…試料、８ａ…観察領域、９ａ〜９ｄ…検出器、１０…制御部、１１…信号処理部、１２…解析部、１３…表示部、１４…記憶部、５０…透過型マスク、５１、６１…基板、５２、６３…パターン、６２…多層反射膜、６２ａ…反射膜、６４…凹部（ピット）、６５、６７…異物、６４ａ…ピット欠陥、６５ａ、６７ａ…バンプ欠陥、１００…欠陥検査装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図６】
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【図８】
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【図９】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１４】
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【図１５】
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【図４】
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【図５】
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【図７】
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【図１０】
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【図１３】
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