(57)【要約】【目的】本発明は、電子線ビームをマスクあるいは薄膜上に照射して走査し、反射された反射電子を検出・増幅して当該マスクあるいは薄膜の反射電子像を生成する検査装置および異物検査方法に関し、光検査やパターンの端面強調型の２次電子検出では検出困難な位相シフト膜などのマスク上あるいは特定薄膜上の成長性異物などの異物を、質量強調型の特性を活かして簡易かつ高精度に検出することを目的とする。【構成】  電子線ビームをマスクあるいは薄膜に照射して走査し、反射電子像を取得してその最大値および最小値を取得する手段と、マスクあるいは薄膜上の検査対象領域から取得した反射電子像について、取得した最大値以上（あるいは最大値に所定許容値を加算した値以上）あるいは最小値以下（あるいは最小値に所定許容値を減算した値以下）の強度を持つ画像を検出する手段とを備える。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子線ビームをマスクあるいは薄膜上に照射して走査し、反射された反射電子を検出・増幅して当該マスクあるいは薄膜の反射電子像を生成する装置において、
電子線ビームをマスクあるいは薄膜に照射して走査し、反射電子像を取得してその最大値および最小値を取得する手段と、
マスクあるいは薄膜上の検査対象領域から取得した反射電子像について、前記取得した最大値以上（あるいは最大値に所定許容値を加算した値以上）あるいは最小値以下（あるいは最小値に所定許容値を減算した値以下）の強度を持つ画像を検出する手段と
を備えたことを特徴とする検査装置。
【請求項２】
前記検出した画像が閾値以上の大きさのときに当該画像を異物と判定する手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の検査装置。
【請求項３】
前記検査対象領域として、マスクあるいは薄膜の閉領域のうち所定領域以下をもつ領域としたことを特徴とする請求項１あるいは請求項２記載の検査装置。
【請求項４】
前記マスクあるいは薄膜の検査対象領域あるいは閉領域として、設計データ上でマスクあるいは薄膜のみが存在する閉領域としたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の検査装置。
【請求項５】
前記薄膜として、マスク上に成膜した薄膜としたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の検査装置。
【請求項６】
電子線ビームをマスクあるいは薄膜上に照射して走査し、反射された反射電子を検出・増幅して当該マスクあるいは薄膜の反射電子像を生成する装置における異物検査方法において、
電子線ビームをマスクあるいは薄膜に照射して走査し、反射電子像を取得してその最大値および最小値を取得するステップと、
マスクあるいは薄膜上の検査対象領域から取得した反射電子像について、前記取得した最大値以上（あるいは最大値に所定許容値を加算した値以上）あるいは最小値以下（あるいは最小値に所定許容値を減算した値以下）の強度を持つ画像を検出するステップと
を有する異物検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子線ビームをマスクあるいは薄膜上に照射して走査し、反射された反射電子を検出・増幅して当該マスクあるいは薄膜の反射電子像を生成する検査装置および異物検査方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体ＬＳＩ用のパターン検査装置は、光を検査対象のマスクに照射し、反射光および透過光をそれぞれ電気信号に変換した画像をそれぞれ表示し、これら画像上で欠陥を検出して検査するようにしていた。
【０００３】
そして、検出された欠陥の座標位置にステージを移動させ、作業者がマスク上の欠陥を確認し、対策を決めていた。例えば、マスクのガラス部分に乗ったゴミと、ガラス部分に乗った金属膜（残渣）とを区別して確認し、前者のゴミなら最終の洗浄工程で剥脱できるものと判断して当該洗浄処理に委ねたり、後者の残渣ならばＦＩＢ(Focused Ion Beam、集束イオンビーム）やレーザで残渣の除却処理を行ったりというように決めていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、最近は、ゴミの判定も単純でなくなってきた。ゴミでも沢山の種類がある。最終洗浄で簡単に剥脱できるものから、金属薄膜のように、マスク基板にしっかり固着しているものまで多種にわたる。それらを従来のように、作業者が反射光情報と透過光情報からだけで判断することができなくなってきたという問題があった。
【０００５】
そのため、微細なゴミなどの欠陥を電子ビームなどで得られる高分解能かつ特徴ある信号をもとにより微細なゴミや異物を高精度に検出して判定することが望まれている。
【０００６】
特に、図６で説明する位相シフト膜上の成長性異物の検出が問題となっている。
図６は、従来技術の説明図を示す。
【０００７】
図６の（ａ）は、マスク出荷前の洗浄後の当該マスク（ガラス基板）上のパターンの様子を示す。（ａ−１）マスク上のパターンの例を示し、（ａ−２）は（ａ−１）を拡大して判り易くした様子を示す。（ａ−２）に示すように、洗浄液に含まれていた物質の硫化物、アンモニア塩などの小さくかつ薄い成長性異物の核が存在した様子を模式的に示す。
【０００８】
図６の（ｂ）は、図６の（ａ）の小さいかつ薄い成長性異物の核がマスク出荷前の洗浄後の上述した反射光情報および透過光情報（例えば４４０ｎｍの光検査）では検出できない様子を示す。
【０００９】
図６の（ｃ）は、ペリクルを貼り付けた状態を示す。このペリクルを貼り付けた図示の状態では、気圧調整口が図示のように設けられ、ステッパ露光を行っている。ステッパ露光中は、ＵＶ光照射され、ガラス基板上の小さくかつ薄い成長性異物の核に、周辺の雰囲気に含まれるガス、水分などが異物として付着して成長し、使用に従い大きくなっていく。
【００１０】
図６の（ｄ）は、異物障害例を示す。これは、図６の（ｃ）のステッパ露光で成長した成長性異物が光検査（反射光情報および透過光情報を用いた検査）で始めて異物（当初存在した成長性異物の核にＵＶ光などを照射したことで周囲のガス、水分などが付着して当該核が大きくなり、支障となる程度に成長した成長性異物）として検出できるようになる。
【００１１】
以上のように、出荷前の洗浄後の特に位相シフト膜を形成したマスクについてこれら成長性異物の核については、従来の光検査（反射光情報および透過光情報による検査）では見つけられないという大きな問題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、これらの問題を解決するため、電子線ビームをマスクの基板あるいは特定薄膜上を走査し、反射した反射電子線を検出して生成した反射電子像の最大強度と最小強度を検出して記憶しこれらを基準に、マスクの基板上あるいは特定薄膜上の成長性異物の核などの検査対象異物の反射電子像を取得して検出し、マスク上あるいは特定薄膜上の成長性異物の核などの異物を、質量強調型の特性を活かして簡易かつ高精度に検出することを目的としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、電子線ビームをマスクの基板あるいは特定薄膜上を走査し、反射した反射電子線を検出して生成した反射電子像の最大強度と最小強度を検出して記憶しこれらを基準に、マスクの基板上あるいは特定薄膜上の成長性異物の核などの検査対象異物の反射電子像を取得して検出することにより、光検査やパターンの端面強調型の２次電子検出では検出困難な位相シフト膜などのマスク上あるいは特定薄膜上の成長性異物の核などの異物を、質量強調型の特性を活かして簡易かつ高精度に検出することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明は、電子線ビームをマスクの基板あるいは特定薄膜上を走査し、反射した反射電子線を検出して生成した反射電子像の最大強度と最小強度を検出して記憶しこれらを基準に、マスクの基板上あるいは特定薄膜上の成長性異物の核などの検査対象異物の反射電子像を取得して検出し、マスク上あるいは特定薄膜上の成長性異物の核などの異物を、質量強調型の特性を活かして簡易かつ高精度に検出することを実現した。
【実施例１】
【００１５】
図１は、本発明の１実施例構成図を示す。
図１において、ＳＥＭ１は、走査電子顕微鏡であって、図示の構成を持つものある。
【００１６】
電子銃２は、電子線ビームを発生するものである（例えばタングステン線の先端を鋭利かつ所定面を持つように形成し、高電圧をアノード３に印加して電子ビームを引き出すものである）。
【００１７】
アノード３は、高電圧を印加し、電子銃２を構成する陰極の先端を鋭利かつ所定面を持つように形成したタングステンから放出された電子を加速するものである。
【００１８】
アライメントコイル４は、電子銃２から放出される電子線ビームを偏向して軸合せするためのものである。
【００１９】
コンデンサレンズ５は、電子銃２から放出された電子線ビームを集束するものである。
偏向走査コイル６は、対物レンズ９で試料であるマスク１１上に細く絞られた電子線ビームを、Ｘ方向およびＹ方向に走査するためのものである。
【００２０】
反射電子検出器７は、マスク１１に電子線ビームを照射して走査したときに、当該マスク１１から反射した反射電子を検出するものである。反射電子検出器７で検出された信号をもとに、表示装置２５上に反射電子像を表示する。
【００２１】
２次電子検出器８は、マスク１１に電子線ビームを照射して走査したときに、当該マスク１１から放出された２次電子を収集・検出・増幅するものである。２次電子検出器８で検出された信号をもとに、表示装置２５上に２次電子像を表示する。
【００２２】
対物レンズ９は、電子線ビームをマスク１１上に細く絞るものである。
レーザ干渉計１０は、レーザを放射してステージ１２に取り付けた反射鏡で反射させて取り込んで干渉させ、超高精度にステージ１２の位置（位置座標）を計測する公知のものである。
【００２３】
マスク１１は、ステージ１２の上に搭載（固定）された試料の例である。
ステージ１２は、マスク１１を搭載し、任意の座標位置に正確に移動させるものであって、モータ（あるいは超音波モータ）１３で駆動されるものである。
【００２４】
モータ１３は、ステージ１２を駆動（Ｘ方向、Ｙ方向）するものであって、サーボモータあるいは超音波モータなどである。
【００２５】
ＰＣ２１は、パーソナルコンピュータであって、プログラムに従い各種処理を行うものであり、ここでは、検査対象抽出手段２１、反射電子信号取得手段２２、異物検出手段２４、表示装置２５、および入力装置２６などから構成されるものである。
【００２６】
検査対象抽出手段２２は、マスク１１あるいはマスク１１の上に成膜した所定薄膜上の検査対象を抽出するものである。例えば所定領域以下のマスク１１上の当該マスク１１が露出している領域、あるいはマスク１１に成膜した薄膜の領域について、所定大きさ以下の領域を検査対象として抽出する（図３参照）。
【００２７】
反射電子信号取得手段２３は、マスク１１あるいはマスク１１の上に成膜した領域の反射電子信号を取得するものである（図２〜図５参照）。
【００２８】
異物検出手段２４は、反射電子信号取得手段２３で取得したマスク１１あるいはマスク１１の上に成膜した領域（所定領域以下の領域）から取得した反射電子信号をもとに所定大きさ以上の画像を抽出して異物と判定したりなどするものである（図２から図５参照）。
【００２９】
表示装置２５は、反射電子像などを表示するものである。
入力装置２６は、各種指示やデータなどを入力するものであって、マウスやキーボードなどである。
【００３０】
次に、図２のフローチャートの順番に従い、図１の構成の動作（基準値算出）を詳細に説明する。
【００３１】
図２は、本発明の動作説明フローチャート（基準値算出）を示す。
図２において、Ｓ１は、基準点を基に、ガラス面を移動する。
【００３２】
Ｓ２は、ガラス面のある面の反射電子強度の最大Ｒｍａｘ／最小Ｒｍｉｎを測定する。これらＳ１、Ｓ２は、マスクの基板材料であるガラス面の露出している面（領域）に移動し、当該面に電子線ビームを照射しつつ走査し、反射した反射信号を検出・増幅して生成した反射電子信号（反射電子像）を取得し、ガラス面の所定領域内の最大値Ｒｍａｘおよび最小値Ｒｍｉｎを基準値として算出する（図５の（ａ）参照）。
【００３３】
以上によって、マスクの基板材料であるガラス面の反射電子像の最大値Ｒｍａｘおよび最小値Ｒｍｉｎ（図５の（ａ））を取得し、マスクのガラス面上に形成された成長性異物の核を検出する準備（基準値の準備）が完了したこととなる。
【００３４】
次に、図３のフローチャートの順番に従い、図１の構成の動作（異物測定）を詳細に説明する。
【００３５】
図３は、本発明の動作説明フローチャート（異物測定）を示す。
図３において、Ｓ１１は、ＣＡＤを参照して、所定のガラス面積以下の領域を算出する。これは、ＣＡＤデータ（設計データ）を参照し、ガラスが露出している領域が所定値以下の小さい領域を抽出し、これを異物検出対象の領域として決める。異物は、ガラス面がある程度小さい領域に発生しやすく、また発生したときの影響が大きく、逆にガラス面がある程度大きい領域に発生しがたく、また発生したときの影響も小さいという、実情による。
【００３６】
Ｓ１２は、ガラス面内の反射電子強度を測定する。これは、Ｓ１１で算出した所定領域以下の小さいガラス面の領域内の反射電子強度（反射電子像）を測定してメモリに保存する。
【００３７】
Ｓ１３は、画素中のＬ０を越えて、Ｌ０以下となる位置を求める。これは、Ｓ１２でメモリに保存したガラス面の領域内の反射電子像について、例えば図５の（ｂ）に示すように、横方向（Ｘ方向）に左から右方向に走査線毎に探索し、Ｓ１１で算出した最大値Ｒｍａｘ（Ｌ０）以上となり、次に、最大値Ｒｍａｘ（Ｌ０）以下のとなるときの長さが最大となる値Ｄを算出する。尚、異物の反射信号の大きさが基準値の最小値Ｒｍｉｎよりも小さいときは、最小値Ｒｍｉｎ以下のときの長さが最大となる値Ｄを算出する。
【００３８】
Ｓ１４は、閾値以上か判別する。これは、Ｓ１３で算出した値Ｄが閾値以上か判別する。ＹＥＳの場合には、閾値以上の異物が検出と判定し、記録してＳ１６に進む。一方、Ｓ１４のＮＯの場合には、閾値以下と判明したので、Ｓ１６に進む。
【００３９】
Ｓ１６は、終わりか判別する。これは、Ｓ１１で抽出した全ての領域についてＳ１２からＳ１５の処理を終えたか判別する。ＹＥＳの場合には、終了する。ＮＯの場合には、Ｓ１２以降を繰り返す、全ての領域について繰り返す。
【００４０】
尚、Ｓ１４で異物が所定閾値以上か否かを判定することなく、異物が検出されたときにＳ１５で記録し、Ｓ１６に進むようにしてもよい。
【００４１】
以上によって、設計データ上でマスクの基板のガラス面の所定領域以下の領域について、反射電子像を取得し、基準値（最大値Ｒｍａｘ）以上の画像の長さＤ（あるいは基準値（最小値Ｒｍｉｎ）以下の画像の長さＤ）が閾値以上の長さのときに異物（あるいは画像の長さＤを検出できたときに異物）と自動検出することが可能となる。
【００４２】
図４は、本発明の説明図（信号強度）を示す。横軸は原子番号（質量）であり、縦軸は電子線ビームをマスク１１に照射したときに当該マスク１１上の照射された位置の物質の原子番号に対応する反射電子信号（点線は２次電子信号）の強度を模式的に表す。反射電
子信号は、照射した物質の原子番号が大きくなると、その反射率が大きくなって図示の実線の曲線のように反射電子信号の強度が大きくなるので、原子番号の違う物質を濃淡として検出することが可能となる。ここで、既述した出荷前の洗浄で使われる溶剤に含まれる窒素、硫黄などの物質により、マスクあるいはマスク上に成膜した薄膜の上に窒化物、硫化物などの成長性異物の小さくかつ薄い核が形成され、それが既述した図６のステッパ露光時などで成長して障害発生に至るので、マスクの出荷時に事前に、反射電子像を使って当該マスクあるいはマスク上に成膜した薄膜の上に形成された非常に小さい成長性異物の核を、反射電子像上で容易かつ高精度で検出することが可能となる。
【００４３】
一方、点線で示す２次電子信号の場合には、原子番号が小さい番号のときは原子番号の増加に従い強度が大きくなるがすぐに飽和してしまうので、原子番号が大きい物質ではその強度がほぼ同じとなり、２次電子線像の濃度でこれら原子番号の大きい物質を区別すること不可である。
【００４４】
図５は、本発明の説明図を示す。
図５の（ａ）は、基準値の算出説明図を示す。これは、既述した図２のＳ１、Ｓ２で算出する基準値の算出説明図であって、マスクの基板のガラス面上で所定領域について左から右方向に反射電子像の強度として図示の実線の曲線が得られたとする。この実線の曲線について、最大値Ｒｍａｘおよび最小値Ｒｍｉｎを求め、これを基準値として決定する。
【００４５】
図５の（ｂ）は、実際の走査例を示す。これは、図５の（ａ）でガラス面について基準値（最大値Ｒｍａｘ，最小値Ｒｍｉｎ）を基準に、ガラス面の領域について反射電子像として図示の実線の曲線が得られたとする。この実線の曲線について、図５の（ａ）で算出した基準値（最大値Ｒｍａｘ，最小値Ｒｍｉｎ）を点線で示したように設定し、ここでは、基準値の最大値Ｒｍａｘ以上となり、次に最大値Ｒｍａｘ以下となる図示の長さ（大きさ）Ｄを算出することを繰り返し、１つの閉画像についてその最大値を図示のＤとして算出する。算出した大きさＤが検出されたとき（あるいはＤが閾値よりも大きいとき）に、成長性異物の核として決定し、ガラス面上に設計データ上ではない異物を反射電子像の特質である原子番号（質量）の違いによる信号強度の差として検出することが可能となる。また、図５の（ｂ）では、上方向（質量が大きい）の異物を検出したが、逆に下方向（質量が小さい）の異物も同様に検出することができる。
【００４６】
ここで、取得した最大値Ｒｍａｘ以上を異物の信号としたが、最大値Ｒｍａｘに所定許容値（実験で最適値を求める）を加算した値以上を異物の信号してもよいし、あるいは最小値Ｒｍｉｎに所定許容値（実験で最適値を求める）を減算した値以下を異物の信号としてもよい。
【００４７】
尚、図５ではマスクの基板であるガラス面の上に形成された異物を検出したが、同様にマスク上に成膜した薄膜の上に、設計データ上にない異物を検出してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、光検査やパターンの端面強調型の２次電子検出では検出困難な位相シフト膜などのマスク上あるいは特定薄膜上の成長性異物の核などの異物を、質量強調型の特性を活かして簡易かつ高精度に検出する検査装置および異物検査方法に関するものである。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の１実施例構成図である。
【図２】本発明の動作説明フローチャート（基準値算出）である。
【図３】本発明の動作説明フローチャート（異物測定）である。
【図４】本発明の説明図（信号強度）である。
【図５】本発明の説明図である。
【図６】従来技術の説明図である。
【符号の説明】
【００５０】
１：ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）
２：電子銃
３：アノード
４：アライメントコイル
５：コンデンサレンズ
６：偏向走査コイル
７：反射電子検出器
８：２次電子検出器
９：対物レンズ
１０：レーザ干渉計
１１：マスク
１２：ステージ
１３：モータ
２１：ＰＣ（パソコン）
２２：検査対象抽出手段
２３：反射電子信号取得手段
２４：異物検出手段
２５：表示装置
２６：入力装置
【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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