(57)【要約】【課題】荷電粒子線露光用マスクのパターン欠陥の検査方法に用いる基準パターンは、高度なソフトウエアを使用して設計パターンを画像的に変換し処理を加えることで、実パターンに似せた擬似パターンを生成するが、擬似パターンの生成においてはソフトウエアの機能や性能によるところも多く、形状やコントラストに完全に似せることは不可能である。また、人手に頼るものであるため時間がかかり、人が変わると擬似パターンの生成具合が変わってしまうという課題がある。【解決手段】荷電粒子線露光用マスクから正常に形成されているコーナ部や直線部の画像をあらかじめ区画して取得して記録しておき、荷電粒子線露光用マスクの設計データの該当する部分に記録してあるコーナ部と直線部のパターンを貼り合わせ合成した画像を基準画像情報として比較検査の基準とするパターン検査方法である。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子線露光用マスクのマスクパターンの画像情報と、予め合成した基準画像情報とを比較することで前記マスクのパターン欠陥を検出する荷電粒子線露光用マスクの検査方法であって、前記基準画像情報は、マスクパターンの画像情報から複数の画像情報を区画して抽出し、各々の画像情報を前記マスクパターンの設計情報に基づいて対応する部位で位置合わせをした上で貼り合わせて一つの画像情報として合成したものであることを特徴とする荷電粒子線露光用マスクの検査方法。
【請求項２】
前記抽出した画像情報で有角部分を有する画像情報は、有角に係わる２直線の交点が、前記マスクパターンの設計情報の対応する頂角に一致し、且つ、２直線が前記設計情報の対応する２直線に重なるように貼り合わせることを特徴とする請求項１記載の荷電粒子線露光用マスクの検査方法。
【請求項３】
少なくとも、倍率設定が可能な光学系と画像記録が可能なカメラを備えた顕微鏡と、所定ポイントに自動で移動することが可能なＸＹステージと、ステージ移動と画像取得のタイミングを制御し、取得した画像を逐次記録して比較検査を行って結果を出力する電算機を具備することを特徴とする荷電粒子線露光用マスクの検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造で使用される荷電粒子線露光用マスクのパターン欠陥の検査方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体デバイスの微細化が進み、例えば露光工程においてはより微細なパターン形成が可能な荷電粒子線を使った露光装置が用いられている。荷電粒子線露光用マスクはこのような装置において使用されるものである。
【０００３】
荷電粒子線露光用マスクは、その基材としてシリコンウエハ、あるいはSOI基板等を用いて開口部を形成し、その開口部にメンブレンと呼ばれる数〜数１０μmの薄膜層を有してなり、メンブレンに半導体の回路に対応し数μmもしくは１μm以下の各種微小なパターンやホールを多数貫通させたものである。
【０００４】
半導体製造においては、上記マスク上に荷電粒子線を照射し、メンブレンに形成されている貫通パターンやホールを通過した荷電粒子線のみが、レジストを塗布したウエハ上に所望の回路パターンとして１／４や１／２５、あるいは１／６０といった縮小露光、あるいは等倍での転写露光が行われる。
【特許文献１】特開平３−２４８５４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
半導体製造においては、上記のようにマスク上から荷電粒子線を照射するが、設計データどおりパターンがウエハ上に形成されるのが望ましい。設計データとマスクパターンが異なるパターン欠陥は半導体回路の不良の原因になってしまうため、マスク検査としては通常、設計データと実際のマスクパターンを比較して欠陥を抽出するような検査が行われている。
【０００６】
しかしながら、荷電粒子線露光用マスクは半導体製造で求められる規定値を満たすような正常パターンであってもメンブレンに形成されたパターンのコーナ形状は必ずしも設計データ通りの直角に形成されず微小な曲率を有しており、直線部においても完全な直線ではなく微小なラフネスで発生する明暗、すなわちエッジコントラストが存在する。
【０００７】
そのため、正常パターンであっても設計データとの比較検査をそのまま行ってしまうと誤検出が多発してしまうことになる。このため、高度なソフトウエアを使用して設計データに画像的な変換と処理を加え比較用の基準パターンを生成する必要がある。しかし、比較用の基準パターンはソフトウエアが生成した擬似的なパターンであり、その機能や性能によるところも多く、また、人手に頼る作業のため膨大な時間がかかり、人が変わると擬似パターンの生成具合が変わってしまうという問題があった。
【０００８】
本発明においては上記の問題点に鑑み、パターン比較検査で用いられる設計データの代わりに、半導体製造で求められる規定値を満たすような正常パターンの画像情報を用い被検査パターンと比較することで、高精度なパターン検査が可能となる方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の発明は、荷電粒子線露光用マスクのマスクパターンの画像情報と、予め合成
した基準画像情報とを比較することで前記マスクのパターン欠陥を検出する荷電粒子線露光用マスクの検査方法であって、前記基準画像情報は、マスクパターンの画像情報から複数の画像情報を区画して抽出し、各々の画像情報を前記マスクパターンの設計情報に基づいて対応する部位で位置合わせをした上で貼り合わせて一つの画像情報として合成したものであることを特徴とする荷電粒子線露光用マスクの検査方法である。
【００１０】
請求項２の発明は、前記抽出した画像情報で有角部分を有する画像情報は、有角に係わる２直線の交点が、前記マスクパタンの設計情報の対応する頂角に一致し、且つ、２直線が前記設計情報の対応する２直線に重なるように貼り合わせることを特徴とする請求項１記載の荷電粒子線露光用マスクの検査方法である。
【００１１】
請求項３の発明は、少なくとも、倍率設定が可能な光学系と画像記録が可能なカメラを備えた顕微鏡と、所定ポイントに自動で移動することが可能なＸＹステージと、ステージ移動と画像取得のタイミングを制御し、取得した画像を逐次記録して比較検査を行って結果を出力する電算機を具備することを特徴とする荷電粒子線露光用マスクの検査装置である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明においては荷電粒子線露光用マスクの比較検査において、設計データの代わりに半導体製造で求められる規定値を満たすような正常パターンからなる基準画像情報を用いることで、マスクのコーナ形状や直線部のエッジコントラストによる影響がなく、欠陥のみを高精度に誤検出なく検出することが可能となる。
【００１３】
また設計データの代わりに正常パターンからなる基準画像情報を用いるため、ソフトウエアの機能や性能、あるいは作業者が変わることによる基準パターンのばらつきがなくなり、それらの生成作業も省かれるため検査工程にかかる時間は大幅に短縮する。結果として、荷電粒子線露光用マスクのパターン欠陥への対策が早急に進み、半導体製造においては設計データに忠実な電子線露光転写が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は荷電粒子線露光用マスク（以下、短にマスクと記す）の設計データ上のパターンの一例を示す模式図である。形状としては、頂点部分１を６個と直線部分２が６本からなる開口部がＬ字型形状をなすものである。角度が９０度である頂角部分を９０度以外の角をなす部分も含め一般的に有角部分という。
【００１５】
図１のＬ字型形状においては、図２のようにコーナ部、すなわち○で示された頂点の座標をあらかじめ全て把握しておく。
【００１６】
図３に、先行して製造された荷電粒子線露光用マスクから取得したの頂角（有角）部分の顕微鏡像の一例を示す。コーナ部はＲ形状を帯び、エッジ部におけるコントラストは必ずしも明瞭ではないが、パターン欠陥のない形状として問題のないものを選択したものである。この区画された画像情報（以下、単に画像とも記す）を、設計データの該当する部分に貼り合わせて基準画像情報として再構成する手法について以下に記載する。
【００１７】
そこで先ず、図２の全ての頂点○に図３のに示す区画された画像を貼り合わせて合成する。このとき、コーナがどちらの方向を向くかによって左上、右上、左下、右下と４種が存在するが、図４のように図３で示す一つの画像を左右、もしくは上下に反転して複写することで、区画された画像情報３，４，５，６を各々該当する箇所に貼り合わせることが可能である。
【００１８】
図５は画像の合成方法を説明するである。ここでは図３のコーナ部の画像において、角を構成する２辺を延長した直線７と直線８の交差する点９の座標を求め、ここをコーナ部の画像３，４，５，６それぞれの合成用の基準とする。
【００１９】
図６は、上記のコーナ部の区画された画像３，４，５，６の合成用の基準を、荷電粒子線露光用マスクの設計データのパターンから記録しておいた全ての頂点○の座標に合致させて、辺も重なるように貼り合わせて合成した様子を模式的に示したものである。
【００２０】
次に図７で示すように、図１又は図２で示した頂点部分以外の直線部に対し画像の貼り付け合成を行う。この場合も、頂角部分と同じように先行して製造された荷電粒子線露光用マスクから顕微鏡により取得した画像情報で直線部分を含む区画された画像を使用する。これで設計データのパターンは、全て図８で示すように、顕微鏡写真から取得した実際の画像情報に置き換わる。
【００２１】
図９は、パターン欠陥の比較検査の概念図である。太線で示された部分１０は図８の画像合成によるパターンであり、これが比較検査の基準となる基準画像情報（基準パターン）である。同１１は検査されるべき荷電粒子線露光用マスクに形成した開口部の実際のパターン（被検査パターン）であり、これら１０と１１を画像情報として重ね合わせて、ディジタル的な差分処理を行う。
【００２２】
図１０は差分処理の結果である。基準パターン１０に対して被検査パターン１１に欠陥があれば、その部分が残り、１２のように画像的な抽出が可能である。
【００２３】
図１１は、１２の部分のコントラストがより明確になるよう、図１０についてノイズ処理や平滑化等のフィルタリング、あるいはエッジ強調等の画像処理を施したものである。この後、パターン欠陥１２については座標、大きさ、面積等を算出し、検査結果として出力する。
【００２４】
図１２は、上記の手順により、パターン欠陥を検出するための検査システムの構成の一例を示す概念図である。検査対象１５はＸＹステージ１６に搭載され所定の検査ポイントへ移動するが、その都度、顕微鏡光学系１３とカメラ１４によって画像取得が行われる。
【００２５】
得られた画像はフレームメモリを有する画像処理ユニット１７へ被検査パターンとして伝送され、あらかじめ記録してある基準パターンとの画像比較が行われる。
【００２６】
電算機１９は画像比較の結果を受け、所定の判定レベルによって検査結果を出力する。その後、ステージコントローラ１８への指示を出し、ステージを次のポイントへ移動させ、一連の比較検査の動作を、検査完了まで繰り返し続ける。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】荷電粒子線露光用マスクの設計データにおける開口部パターンの一例を説明する図。
【図２】パターンの頂点部及び頂点を構成する線分を説明する図。
【図３】荷電粒子線露光用マスクの顕微鏡像の一例を示す図。
【図４】顕微鏡像の上下、および左右反転の概念図。
【図５】有角部分の基準位置の決め方を説明する図。
【図６】コーナ部の顕微鏡像を設計データ上の該当位置に貼り付ける様子を説明する図。
【図７】直線部の顕微鏡像を設計データ上の該当位置に貼り付ける様子を説明する図。
【図８】顕微鏡画像を区画して取得し、設計データに基づいて基準画像情報として貼り付けて合成する様子を説明する図。
【図９】パターン欠陥検出のために基準画像情報と被検査パターンを比較する様子を説明する図。
【図１０】差分処理の結果を説明する図。
【図１１】検査結果の画像に各種画像演算を施した結果を説明する図。
【図１２】パターン欠陥の比較検査を実現するための検査システムの概念図。
【符号の説明】
【００２８】
１、    設計データのパターンのコーナ部
２、    設計データのパターンの直線部
３、    左上コーナ部の画像
４、    右上コーナ部の画像
５、    左下コーナ部の画像
６、    右下コーナ部の画像
７、    コーナ部の画像のＹ方向
８、    コーナ部の画像のＸ方向
９、    コーナ部の画像の基準座標
１０、  基準パターン
１１、  被検査パターン
１２、  パターン欠陥
１３、  顕微鏡光学系
１４、  カメラ
１５、  検査対象
１６、  ＸＹステージ
１７、  画像処理ユニット
１８、  ステージコントローラ
１９、  電算機
【図１】
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【図２】
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【図１２】
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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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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