(57)【要約】【目的】フォトマスク上のゴミ等の異物を高感度で検出するフォトマスク検査方法を提供する。【構成】表面に第１の領域と第１の領域より検査光に対して高い反射率を有する第２の領域を備えるフォトマスクの検査方法であって、フォトマスクの反射画像を取得し、この反射画像について、第１の領域の反射強度以上の画素値を有する画素の画素値を前記第１の領域の画素値に書き換える処理を行ったアンダーシュート画像を作成し、このアンダーシュート画像と底上げした凹型カーネルとの差の二乗和から成るＳＳＤ（Ｓｕｍ  ｏｆ  Ｓｑｕａｒｅｄ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）画像を作成し、このＳＳＤ画像にスムージング処理を行った局所暗部強調画像を作成し、この局所暗部強調画像と所定の閾値との比較により異物を検出することを特徴とするフォトマスク検査方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の領域と前記第１の領域より検査光に対して高い反射率を有する第２の領域を備えるフォトマスクの検査方法であって、
前記フォトマスクの反射画像を取得し、
前記反射画像について、前記第１の領域の反射強度以上の画素値を有する画素の画素値を前記第１の領域の画素値に書き換える処理を行ったアンダーシュート画像を作成し、
前記アンダーシュート画像と底上げした凹型カーネルとの差の二乗和から成るＳＳＤ（Ｓｕｍ  ｏｆ  Ｓｑｕａｒｅｄ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）画像を作成し、
前記ＳＳＤ画像にスムージング処理を行った局所暗部強調画像を作成し、
前記局所暗部強調画像と所定の閾値との比較により異物を検出することを特徴とするフォトマスク検査方法。
【請求項２】
前記底上げした凹型カーネルが底上げした逆ガウシアン型カーネルであることを特徴とする請求項１記載のフォトマスク検査方法。
【請求項３】
前記第１の領域がガラス基板であることを特徴とする請求項１または請求項２記載のフォトマスク検査方法。
【請求項４】
前記フォトマスクがＥＵＶ露光用のフォトマスクであることを特徴とする請求項１または請求項２記載のフォトマスク検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトマスク上のゴミ等の異物を高感度で検出するフォトマスク検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体は、一般的にレジストが塗布されたウェハに、フォトマスク（以下、マスクとも呼ぶ）に形成されたパターンを縮小投影する形で製造される。すなわち、マスクはカメラでいうネガの役割を持っており、マスクに欠陥が存在すると、そのマスクで製造された全てのウェハに欠陥が転写されることになる。このため、マスクの欠陥検査は半導体製造プロセスにおいて極めて重要な役割を担っている。
【０００３】
マスクの欠陥検査は、マスク上のパターン同士を比較する方法（ｄｉｅ−ｔｏ−ｄｉｅ）と、マスクの設計データを利用して検査する方法（ｄｉｅ−ｔｏ−ｄａｔａｂａｓｅ）が知られている。これらの検査方法はいずれもパターンの情報がないマスク領域については比較の対象がなく検査することができない。しかし、実際にはマスクのスクライブエリアやマスクＩＤなど、パターン情報のない領域についても欠陥、取り分けごみ等の異物の有無を検査することが必要である。
【０００４】
パターンの情報がないマスク領域の検査手法としては、例えば特許文献１に記載の方法が良く知られている。この方法には、例えば、図９のように、欠陥のないマスクの各点の反射信号（図中縦軸Ｒ）と透過信号（図中横軸Ｔ）の関係が必ず収まる領域９１を設定し、領域９１から逸脱する点を欠陥とするものがある。この方法は、反射画像と透過画像に相対位置ズレがなく、ノイズも殆どない理想条件下では有効だと思われる。しかし、実際には、反射画像と透過画像の相対位置ズレやノイズなどの影響で、欠陥でなくても領域９１から逸脱するケースや、欠陥が領域９１に入り込むケースが存在する。これは特にパターンのエッジ（境界部）で頻繁に見られる現象である。
【０００５】
反射画像と透過画像の相対位置ズレの対策として、図１０のように反射画像（図中横軸Ｒ）とその２次微分画像（図中縦軸Ｒ”）との関係が必ず収まる領域９２を設定し、領域９２から逸脱する点を欠陥とする方法、図１１のように透過画像（図中横軸Ｔ）をその２次微分画像（図中縦軸Ｔ”）との関係が必ず収まる領域９３を設定し、領域９３から逸脱する点を欠陥とする方法も特許文献１に提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−７６３５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
もっとも、特許文献１の方法によっても、反射画像と透過画像の相対位置ズレ、ノイズ、パターンエッジの影響による誤検出には十分な対応はなされていない。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑み、フォトマスク上のゴミ等の異物を高感度で検出するフォトマスク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】
【０００９】
本発明の第１の態様のフォトマスク検査方法は、表面に第１の領域と前記第１の領域より検査光に対して高い反射率を有する第２の領域を備えるフォトマスクの検査方法であって、前記フォトマスクの反射画像を取得し、前記反射画像について、前記第１の領域の反射強度以上の画素値を有する画素の画素値を前記第１の領域の画素値に書き換える処理を行ったアンダーシュート画像を作成し、前記アンダーシュート画像と底上げした凹型カーネルとの差の二乗和から成るＳＳＤ（Ｓｕｍ  ｏｆ  Ｓｑｕａｒｅｄ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）画像を作成し、前記ＳＳＤ画像にスムージング処理を行った局所暗部強調画像を作成し、前記局所暗部強調画像と所定の閾値との比較により異物を検出することを特徴とする。
【００１０】
ここで、前記底上げした凹型カーネルが底上げした逆ガウシアン型カーネルであることが望ましい。
【００１１】
ここで、前記第１の領域がガラス基板であることが望ましい。
【００１２】
ここで、前記フォトマスクがＥＵＶ露光用のフォトマスクであることが望ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、フォトマスク上のゴミ等の異物を高感度で検出するフォトマスク検査方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施の形態のフォトマスク検査方法の工程図である。
【図２】異物が乗ったマスクの反射画像の一例を示す図である。
【図３】図２の反射画像を基に作成されたアンダーシュート画像の一例を示す図である。
【図４】底上げした逆ガウシアン型カーネルの一例を示す図である。
【図５】図３のアンダーシュート画像を基に作成されたＳＳＤ画像の一例を示す図である。
【図６】凹型カーネルの別の例を示す図である。
【図７】スムージング用カーネルの一例を示す図である。
【図８】図５のＳＳＤ画像を基に作成された局所暗部強調画像の一例を示す図である。
【図９】従来技術のフォトマスク検査方法の説明図である。
【図１０】従来技術のフォトマスク検査方法の説明図である。
【図１１】従来技術のフォトマスク検査方法の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、本明細書中、「カーネル」とは、画像に対して演算処理を行う際に用いる行列を意味するものとする。
【００１６】
本発明の実施の形態のフォトマスク検査方法は、表面に第１の領域と第１の領域より検査光に対して高い反射率を有する第２の領域を備えるフォトマスクの検査方法であって、フォトマスクの反射画像を取得し、取得した反射画像について、第１の領域の反射強度以上の画素値を有する画素の画素値を第１の領域の画素値に書き換える処理を行ったアンダーシュート画像を作成し、このアンダーシュート画像と底上げした凹型カーネルとの差の二乗和から成るＳＳＤ（Ｓｕｍ  ｏｆ  Ｓｑｕａｒｅｄ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）画像を作成し、ＳＳＤ画像にスムージング処理を行った局所暗部強調画像を作成し、局所暗部強調画像と所定の閾値との比較により異物を検出する。
【００１７】
図１は、本実施の形態のフォトマスク検査方法の工程図である。
【００１８】
検査対象となるマスクには、その表面に、例えば、ＵＶ（Ｕｌｔｒａ  Ｖｉｏｌｅｔ）光である検査光に対し低い反射率を有する領域（第１の領域）と、高い反射率を有する領域（第２の領域）が共存する。ここでは、ガラス基板上にハーフトーン膜のパターンが形成されるマスクを例にする。すなわち、検査光に対し低い反射率を有する領域がガラス基板であり、ガラス基板より高い反射率を有する領域がハーフトーン膜である場合を例に説明する。
【００１９】
まず、検査するマスクの反射画像を取得する（Ｓ１０）。反射画像の取得には、例えば、マスクの欠陥検査に用いられる反射画像の取得が可能な公知のパターン検査装置を用いる。反射画像は複数の画素で構成される。
【００２０】
図２に、異物が乗ったマスクの反射画像の一例を示す。図２（ａ）が反射画像、図２（ｂ）が反射画像のＡＡ’断面の画素値の分布である。ここで、画素値とは反射画像等の画像を構成する各画素における階調値を示す値である。反射画像の場合は、各画素における検査光の反射強度が階調値として表される。反射強度が強い領域の画素値が高くなり、反射強度が弱い領域の画素値が低くなる。
【００２１】
図２（ａ）に示すように、ハーフトーン膜１２がガラス基板１４の上に付いており、この反射画像１０では、異物１６がハーフトーン膜１２とガラス基板の境界部のガラス基板１４側に乗っている。
【００２２】
一般に、反射画像では、異物は光を散乱するために反射強度が弱くなり暗く見える。したがって、反射画像１０においても異物１６は局所暗部として示されている。また、低い反射率を有する領域と、それよりも高い反射率を有する領域の境界部には、光の干渉により暗部が現われる。ここでは、この暗部をアンダーシュートと称する。図２（ａ）、（ｂ）に示すように、ガラス基板１４とハーフトーン膜１２との境界部にアンダーシュート１８が現われている。
【００２３】
このように、反射画像では、２つの異なる反射率を有する領域の境界部にアンダーシュート１８が生ずる。このため、異物１６を検査する際に、異物１６とアンダーシュート１８の階調値の差が小さくなり、異物１６の識別が困難になるという問題がある。
【００２４】
Ｓ１０で反射画像１０を取得した後に、アンダーシュート画像の作成を行う（Ｓ１１）。ここで、アンダーシュート画像は、反射画像１０について、ガラス領域１４の反射強度以上の画素値を有する画素の画素値を、ガラス領域の画素値に書き換える処理を行うことで作成する。
【００２５】
図３は、図２の反射画像を基に作成されたアンダーシュート画像の一例を示す図である。図３（ａ）がアンダーシュート画像、図３（ｂ）がアンダーシュート画像のＡＡ’断面の画素値の分布である。図３に示すように、アンダーシュート画像２０では、ガラス基板１４の反射強度以上の画素値を有するハーフトーン膜１２の領域の画素の画素値を、ガラス領域１４の画素値に書き換えている。従って、ガラス基板１４の反射強度を下回る異物１６とアンダーシュート１８の分布が均一な画素値のバックグラウンドに対する暗部として強調されることになる。
【００２６】
次に、ＳＳＤ画像の作成を行う（Ｓ１２）。ここで、ＳＳＤ画像は、アンダーシュート画像２０と底上げした凹型カーネルとの差の二乗和を取ることによって作成する。ここでは、底上げした凹型カーネルが底上げした逆ガウシアン型カーネルであるである場合を例に説明する。
【００２７】
図４は、底上げした逆ガウシアン型カーネルの一例を示す図である。図４（ａ）が底上げした逆ガウシアン型カーネルの一例、図４（ｂ）が図４（ａ）の底上げした逆ガウシアン型カーネルの２次元的な分布図である。ここで、底上げとは、逆ガウシアン型カーネルの最小値が０以上であることを意味する。アンダーシュート画像２０で異物１６の画素値が０を下回ることは通常ありえないことによる。
【００２８】
底上げした逆ガウシアン型カーネルは、アンダーシュート画像２０のガラス基板１４の画素値から、ガウシアン分布を引き算した分布となっていることが望ましい。これによって、ＳＳＤ処理後の異物１６のバックグラウンドとなる画素値をおおむね０に近づけることができるからである。
【００２９】
図５は、図３のアンダーシュート画像を基に作成されたＳＳＤ画像の一例を示す図である。図５（ａ）がＳＳＤ画像、図５（ｂ）がＳＳＤ画像のＡＡ’断面の画素値の分布である。図５に示すように、ＳＳＤ画像３０では、アンダーシュート１８は明るい、すなわち画素値の大きい二重線に、異物１６は内部が暗く周囲が明るいドーナッツ状に変換される。
【００３０】
これは、ＳＳＤ処理により、凹の画素値分布を有するアンダーシュート１８や異物１６においては、底上げした逆ガウシアン型カーネルの端部が凹の画素値分布の端部にかかると処理後の画素値が増幅され、底上げした逆ガウシアン型カーネルの中央部と凹の部分が重なると処理後の画素値が低下することによる。
【００３１】
図６は、凹型カーネルの別の例を示す図である。一般に、異物１６の画素値分布は逆ガウシアン形状に近いため、上述のように、底上げした凹型カーネルが底上げした逆ガウシアン型であることが望ましい。しかし、底上げした凹型カーネルは、例えば、図６（ａ）に示すような底上げした台形形状や、図６（ｂ）に示すような底上げしたＶ字形状であってもかまわない。
【００３２】
次に、局所暗部強調画像の作成を行う（Ｓ１３）。ここで、局所暗部強調画像は、ＳＳＤ画像３０にスムージング処理を行うことによって作成する。図７は、スムージング処理に用いられるスムージング用カーネルの一例を示す図である。スムージング処理は、例えば、ＳＳＤ画像３０に図７に示すスムージング用カーネルを畳み込む処理を行う。
【００３３】
図８は、図５のＳＳＤ画像を基に作成された局所暗部強調画像の一例を示す図である。図８（ａ）が局所暗部強調画像、図８（ｂ）が局所暗部強調画像のＡＡ’断面の画素値の分布である。
【００３４】
図８に示すように、局所暗部強調画像４０では、アンダーシュート１８の二重線は、周囲の暗部に引きずられて強度が低下した、すなわち暗くなった二重線となる。一方、反射画像１０上の局所暗部であった異物１６は、その中央が高い画素値に囲まれているため、スムージング処理により強度が強調された明るい略円形形状となる。
【００３５】
次に、異物検出を行う（Ｓ１４）。異物検出は、図８（ｂ）に示すように、局所暗部強調画像４０と所定の閾値Ｔｈとの比較し、閾値Ｔｈ以上の画素値を示す領域を異物として検出する。
【００３６】
このように、本実施の形態では、Ｓ１１からＳ１４の処理により、反射画像１０では、同様な反射強度（画素値）を有しているがために分離が困難であったアンダーシュート１８と、異物１６を、その形状の違いをうまく利用した処理を行うことで分離し、異物のみを検出することが可能となる。したがって、フォトマスク上のゴミ等の異物を高感度で検出するフォトマスク検査方法を提供することが可能となる。
【００３７】
なお、Ｓ１０における反射画像取得後の反射画像に対するＳ１１〜Ｓ１４の処理は、例えば、反射画像１０を取得するパターン検査装置に備えられるコンピュータ等の演算処理部のハードウェアあるいはハードウェアとソフトウェアとの組み合わせによって実現できる。
【００３８】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。検査装置構成や検査方法等、本発明の説明に直接必要しない部分等については記載を省略したが、必要とされる検査装置構成や検査方法を適宜選択して用いることができる。その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全てのフォトマスク検査方法は、本発明の範囲に包含される。
【００３９】
例えば、Ｓ１０で取得される検査対象となる反射画像１０に、あらかじめスムージング処理をかけてノイズを減らした上で、Ｓ１１以降の処理を行っても構わない。
【００４０】
また、スムージング処理に適用するスムージング用カーネルを例えば、円形状やリング状にしても構わない。ＳＳＤ処理に適用する底上げした凹型カーネルやスムージング処理に適用するスムージング用カーネルは、フォトマスク表面の各領域の反射強度や異物の形状等に合わせて適宜最適なサイズや形状を有するものを採用すればよい。
【００４１】
そして、実施の形態ではガラス基板とハーフトーン膜からなる透過型のＵＶ露光用のフォトマスクを例に説明したが、反射型のＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａ  Ｖｉｏｌｅｔ）露光用のフォトマスクにも本発明は有効である。
【００４２】
また、実施の形態においては、フォトマスクが表面に、検査光に対して２つの異なる反射強度を有する領域がある場合を例に説明したが、検査光に対して３つ以上の異なる反射強度を有する領域を表面に有するフォトマスクに対しても本発明は適用可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１０      反射画像
１２      ハーフトーン膜
１４      ガラス基板
１６      異物
１８      アンダーシュート
２０      アンダーシュート画像
３０      ＳＳＤ画像
４０      局所暗部強調画像
【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６】
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【図７】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図５】
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【図８】
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