(57)【要約】【目的】本発明は、走査型電子顕微鏡を用いて電子ビームをマスクの表面に面走査してそのときに放出された信号あるいは吸収された信号をもとに当該マスクの表面の拡大画像を生成して検査を行う検査方法およびマスク検査装置に関し、画像上でコンタクトホールの底部の残渣の有無、異物の密着性残渣あるいは浮き上がり残渣の判定、成長性異物の判定、パターンのラフネスの検査、パターンの丸め形状の検査、パターンのＯＰＣの検査を自動的に行うことを目的とする。【構成】  マスク上の検査対象の領域の画像を取得するステップと、取得した画像の中心の信号強度と周辺の信号強度を求めるステップと、求めた両者の信号強度の比と、基準値とを比較し、コンタクトホールの底部の残渣の有無、異物の浮き上がりの有無あるいは成長性異物の有無を判定するステップとを有する。【選択図】        図１【特許請求の範囲】
【請求項１】
走査型電子顕微鏡を用いて電子ビームをマスクの表面に面走査してそのときに放出された信号あるいは吸収された信号をもとに当該マスクの表面の拡大画像を生成して検査を行う検査方法において、
前記マスク上の検査対象の領域の画像を取得するステップと、
前記取得した画像の中心の信号強度と周辺の信号強度を求めるステップと、
前記求めた両者の信号強度の比と、基準値とを比較し、コンタクトホールの底部の残渣の有無、異物の浮き上がりの有無、あるいは成長性異物の有無を判定するステップと
を有するマスク検査方法。
【請求項２】
走査型電子顕微鏡を用いて電子ビームをマスクの表面に面走査してそのときに放出された信号あるいは吸収された信号をもとに当該マスクの表面の拡大画像を生成して検査を行う検査方法において、
前記マスク上の検査対象の領域の画像を取得するステップと、
前記取得した画像上でパターンの直線部分について当該直線からのズレを測定、パターンの角の丸め形状と当該角の丸め形状無しにしたときとの距離を測定、あるいは微小パターンのサイズを測定するステップと、
前記測定した値をもとに良否を判定するステップと
を有するマスク検査方法。
【請求項３】
前記取得した画像のコンタクトホールの中心の信号強度Ｂとコンタクトホールの周辺の当該コンタクトホールを形成する部分の信号強度Ａを求めるステップと、
前記求めた両者の信号強度の比Ｂ／Ａと、基準値とを比較し、比Ｂ／Ａが基準値よりも大きいときにコンタクトホールの底部に残渣が有りと判定し、一方、小さいときにコンタクトホールの底部に残渣が無しと判定するステップと
を備えたことを特徴とする請求項１記載のマスク検査方法。
【請求項４】
前記取得した画像のコンタクトホールの中心の信号強度Ｂとコンタクトホールの周辺の当該コンタクトホールを形成する部分の信号強度Ａを求めるステップと、
前記求めた両者の信号強度の比Ｂ／Ａと、基準値とを比較し、比Ｂ／Ａが基準値よりも小さいときにコンタクトホールの底部にレジスト残が有りと判定し、一方、小さいときにコンタクトホールの底部にレジスト残が無しと判定するステップと
を備えたことを特徴とする請求項１記載のマスク検査方法。
【請求項５】
前記取得した画像の中心の信号強度Ａ１と画像の周辺の信号強度Ａ２を求めるステップと、
前記求めた両者の信号強度の比Ａ２／Ａ１と、基準値とを比較し、比Ａ２／Ａ１が基準値よりも大きいときに密着性残渣と判定し、一方、小さいときに浮き上がり性残渣と判定するステップと
を備えたことを特徴とする請求項１記載のマスク検査方法。
【請求項６】
前記取得した画像上でパターンの内部あるいはパターンの無い部分についてそれぞれの平均の信号強度を求め、当該求めた平均信号強度を基準に所定信号α以上だけ信号強度が強いあるいは弱い領域を抽出するステップと、
前記抽出した領域が所定サイズ以上のときに成長性異物を判定するステップと
を備えたことを特徴とする請求項１記載のマスク検査方法。
【請求項７】
前記取得した画像上でパターンの直線部分について当該直線からのズレを測定するステップと、
前記測定したズレが所定値以下のときにラフネスについて良と判定し、所定値以上のときにラフネスについて不良と判定するステップと
を備えたことを特徴とする請求項２記載のマスク検査方法。
【請求項８】
前記取得した画像上でパターンの角の丸め形状と当該角の丸め形状を無しにしたときとの距離を測定するステップと、
前記測定した距離が所定値以下のときに丸め形状の良と判定し、所定値以上のときに丸め形状の不良と判定するステップと
を備えたことを特徴とする請求項２記載のマスク検査方法。
【請求項９】
前記取得した画像上でＯＰＣパターンのＸ方向およびＹ方向の寸法を測定するステップと、
前記測定したＸ方向およびＹ方向の寸法が、ＣＡＤデータ上のＸ方向の寸法およびＹ方向の寸法よりも所定比率以上のときにＯＰＣ良と判定し、所定比率以下のときにＯＰＣ不良と判定するステップと
を備えたことを特徴とする請求項２記載のマスク検査方法。
【請求項１０】
走査型電子顕微鏡を用いて電子ビームをマスクの表面に面走査してそのときに放出された信号あるいは吸収された信号をもとに当該マスクの表面の拡大画像を生成して検査を行う検査装置において、
前記マスク上の検査対象の領域の画像を取得する手段と、
前記取得した画像の中心の信号強度と周辺の信号強度を求める手段と、
前記求めた両者の信号強度の比と、基準値とを比較し、コンタクトホールの底部の残渣の有無、異物の浮き上がりの有無、あるいは成長性異物の有無を判定する手段と
を有するマスク検査装置。
【請求項１１】
走査型電子顕微鏡を用いて電子ビームをマスクの表面に面走査してそのときに放出された信号あるいは吸収された信号をもとに当該マスクの表面の拡大画像を生成して検査を行う検査装置において、
前記マスク上の検査対象の領域の画像を取得する手段と、
前記取得した画像上でパターンの直線部分について当該直線からのズレを測定、パターンの角の丸め形状と当該角の丸め形状無しにしたときとの距離を測定、あるいは微小パターンのサイズを測定する手段と、
前記測定した値をもとに良否を判定する手段と
を有するマスク検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走査型電子顕微鏡を用いて電子ビームをマスクの表面に面走査してそのときに放出された信号あるいは吸収された信号をもとに当該マスクの表面の拡大画像を生成して検査を行うマスク検査方法およびマスク検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体ＬＳＩ用のマスクのパターン欠陥検査装置は、光をマスクに照射してパターン検査を行っていた。光をマスクに照射したときの反射光あるいは透過光を電気信号に変換して処理し欠陥を検出している。この工程は、検査装置が自動的に行い、欠陥を検出した後は、検出した欠陥の座標位置にマスクを搭載したステージを移動させ、作業者がマスク上の欠陥を確認し、例えばマスクのガラス部分に乗ったゴミと金属膜（残渣）とを区別して判断する。ゴミは、最終の洗浄工程で剥離できると判断して当該洗浄工程に委ねる。一方、ガラス部分に乗った金属膜（残渣）は、ＦＩＢ（集束イオンビーム装置）やレーザ装置で当該残渣を除去する処理を行う。ここで、作業者がゴミと残渣とを区別して判断する手法は、マスク上に形成する遮光マスク材料であるクロム金属の残渣の場合には透過光では黒く見え、反射光では白く輝いて見え、一方、ゴミの場合には透過光ではクロム金属残渣と同じように黒く見えるが、反射光ではクロム金属残渣ほどには白く輝いては見えないので、これらからゴミとクロム金属残渣とを区別している。また、クロム金属以外をマスク材料とした場合、例えば、酸化クロムを使用したマスクや、モリブデンシリサイド材料を使用した位相シフトマスクの場合に対しても同様である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、最近のＬＳＩ用のマスクのパターンのサイズが小さくなり、光を用いた従来の検査（光学顕微鏡などによる検査）では微細な残渣やゴミ、更に、コンタクトホールの底の残渣などを区別して認識できないという問題があった。また、マスクのゴミや残渣などの検査対象個所が非常に多くなり、作業者が判断することが不可能になり、自動的に判断して検査することが望まれている。本検査の対象は、レジストを剥離した最終のマスク製品のみならず、マスクのパターニングしている工程中の、例えば、現像処理を行ってレジストパターン付の半マスク製品のものも含まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、これらの問題を解決するため、走査型電子顕微鏡を用いてマスクの検査対象個所の画像を取得し、当該取得した画像上でコンタクトホールの外部と内部との信号強度を求めて当該コンタクトホールの底部に残渣の有無を自動判定、当該画像上で異物の中心と周辺の信号強度を求めて当該異物の密着性残渣あるいは浮き上がり残渣を自動判定、当該画像上でパターンの有と無の場所について平均の信号強度から所定信号強度だけ強いあるいは弱い領域を検出して成長性異物の自動判定、当該画像上でマスクのパターンのラフネス、丸め形状、ＯＰＣを自動検査するようにしている。また、最終のマスク製品のみならず、マスク製作途中工程、例えば、レジストパターン状態の半マスク製品に対しては、荷電粒子加速電圧を低圧にして、印加するなどの技法を用い、レジストパターンの不要な残り状態、レジストパターンの不足部分を判定する。特に、コンタクトホールパターンの穴形状部のレジストの残、無し状態を見ることは有効である。
【発明の効果】
【０００５】
本発明は、走査型電子顕微鏡を用いてマスクの検査対象個所の画像を取得し、当該取得した画像上でコンタクトホールの底部の残渣の有無、異物の密着性残渣あるいは浮き上がり残渣の判定、成長性異物の判定、パターンのラフネスの検査、パターンの丸め形状の検査、パターンのＯＰＣの検査を自動的に行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明は、これらの問題を解決するため、走査型電子顕微鏡を用いてマスクの検査対象個所の画像を取得し、当該取得した画像上でコンタクトホールの外部と内部との信号強度を求めて当該コンタクトホールの底部に残渣の有無を自動判定、当該画像上で異物の中心と周辺の信号強度を求めて当該異物の密着性残渣あるいは浮き上がり残渣を自動判定、当該画像上でパターンの有と無の場所について平均の信号強度から所定信号強度だけ強いあるいは弱い領域を検出して成長性異物の自動判定、当該画像上でマスクのパターンのラフネス、丸め形状、ＯＰＣの自動検査を実現した。
【実施例１】
【０００７】
図１は、本発明のブロック構成図を示す。
図１において、マスク１は、ＬＳＩ用のマスクであって、例えばガラス基板上にクロム金属膜を形成して所定のＬＳＩ用のパターンを露光して現像し形成した、検査、測長対象となるマスクであり、ここでは、取り扱い易くするためにマスクホルダ２に固定したものである。【０００８】
マスクホルダ２は、マスク１を固定したものである。
マガジン３は、マスク１を固定したマスクホルダ２を複数入れて搬送するための箱でって、当該マガジン１内には外部から塵埃などが入り込まないように密閉された持ち運び用の箱である。【０００９】
予備排気室４は、マガジン３から取り出した、マスク１を固定したマスクホルダ２を入れて予備排気するための部屋（密閉空間）である。【００１０】
メインチャンバ５は、マスク１を固定したマスクホルダ２をステージ６上に載せた状態で、ここでは、電子光学系６から細く絞った電子線ビームを平面走査し、そのときに当該マスク１の表面から放出された２次電子、反射電子、光など、あるいは吸収された電子などを図示外の公知の検出器で検出し、ディスプレイ上にその輝度で変調した画像（例えば２次電子画像）を表示させるための部屋（１０−６ｍｍＴｏｒｒ以下の真空の部屋）である。【００１１】
ステージ６は、マスク１を固定したマスクホルダ２を載せ、任意方向（例えばＸ方向およびＹ方向）の所定位置に高精度に移動させるための機構である。【００１２】
電子光学系７は、電子線などの荷電粒子線を発生させ、集束して細く絞ったビームを、ここでは、マスク１の表面に照射しつつ平面走査し、そのときに発生した２次電子などを検出し、図示外のディスプレイ上に高倍率の画像（例えば２次電子画像）を表示し、マスク１上の微細パターンを拡大表示し、指定された多数の位置のパターンの検査、測長を自動的に行うためのものである。【００１３】
パソコン１１は、プログラムに従い各種制御を行うコンピュータシステムであって、ここでは、主にマスク１の欠陥の自動判定を行うための各種制御を行うものであり、画像表示手段１２、測定手段１３、判定手段１４、基準テーブル１５、ＣＡＤデータＤＢ１６，結果データテーブル１７、表示装置１８、および入力装置１９などから構成されるものである。【００１４】
画像表示手段１２は、マスク１の表面の拡大された画像（例えば２次電子画像）を表示装置１８の画面上に表示するものである。【００１５】
測定手段１３は、画像上で指定されたパターンの位置の明るさや距離などを測定するものである。【００１６】
判定手段１４は、測定手段１３によって測定されたパターンの所定位置の明るさ、距離などをもとに欠陥の判定を行うものである（図２から図１６参照）。【００１７】
基準テーブル１５は、画像上で欠陥を判定する各種基準を予め実験で求めて登録したものである（図２から図１６参照）。【００１８】
ＣＡＤデータＤＢ１６は、マスク１上に形成したパターンの元のＣＡＤデータである。
結果データテーブル１７は、判定手段１４が判定した欠陥の結果を格納するものである。【００１９】
表示装置１８は、マスク１のパターンの２次電子画像などを表示するものである。
入力装置１９は、作業者が各種指示などを入力する装置であって、キーボードやマウスなどである。【００２０】
次に、図２のフローチャートに従い、全体の欠陥の判定について説明する。
図２は、本発明の動作説明フローチャート（全体）を示す。【００２１】
図２において、Ｓ１は、欠陥検査装置へマスク座標を移動する。これは、本願発明に係る欠陥検査装置へ、マスクの座標（例えば図示外の光学顕微鏡などの装置でマスク上のパターンとＣＡＤデータのパターンとを比較して欠陥があると思われる場所の座標（マスクの座標）を事前に見つけた当該座標）を移動し、欠陥のあると思われる場所の座標を通知する。【００２２】
Ｓ２は、作業者が、気になる重要個所のパターン座標（マスク上のパターンの座標）を光学顕微鏡などで確認し（見つけて）、通知する。【００２３】
以上の通知を受け取ることにより、本願発明に係る欠陥検査装置は、マスク１毎に当該マスク１上の欠陥があると思われる座標や、欠陥の有無を確認する必要のある座標などの、欠陥判定対象の座標（パターン座標）を受信したこととなる。【００２４】
Ｓ３は、検査する。これは、Ｓ１、Ｓ２で通知を受けたマスク１上の座標をもとに、２次電子画像を取得して欠陥の判定を、後述する図３から図１６によって行う。欠陥の判定結果を、結果データテーブル１７に格納する。【００２５】
Ｓ４は、欠陥種類を各表より確認する。これは、Ｓ３の図２から図１６の手順によって判定結果の格納された結果データテーブル１７（表）を参照し、マスク１上の座標毎の欠陥の種類を確認する。【００２６】
Ｓ５は、欠陥判定する。これは、図４で欠陥の種類を確認した後、当該欠陥が洗浄可能、ＦＩＢなどで欠陥修正可能などの判定を行う。【００２７】
以上のように、マスク１上の検査対象のパターンについて欠陥の検査を後述する図３から図１６の手順で行い、その欠陥の判定結果をもとに洗浄、修正などの判定を行うことが可能となる。以下、Ｓ３の検査について図２から図１６をもとに順次詳細に説明する。【００２８】
次に、図３のフローチャートの順番に従い、図４を参照して、図１の構成のもとで、コンタクトホールの底の残渣の有無の検査について詳細に説明する。【００２９】
図３は、本発明の動作説明フローチャート（その１：コンタクトホール）を示す。
図３において、Ｓ１１は、画像を表示する。これは、例えば後述する図４の（ｄ）に示す、マスク１上で座標指定された欠陥検査対象のコンタクトホールの２次電子画像を図１の表示装置１８の画面上に表示する。【００３０】
Ｓ１２は、Ａの明るさを測定する。これは、図４の（ｄ）の画像上で、コンタクトホールの周辺のクロム金属の部分の明るさ（信号強度Ａ）を測定する。【００３１】
Ｓ１３は、Ｂの明るさを測定する。これは、図４の（ｄ）の画像上で、コンタクトホールの当該穴の内部の底の部分の明るさＢ（信号強度Ｂ）を測定する。【００３２】
Ｓ１４は、Ｂ／Ａを求める。Ｓ１３で測定したＢと、Ｓ１２で測定したＡの比（Ｂ／Ａ）を求める。【００３３】
Ｓ１５は、アスペクト比に対応する閾値Ｔを求める。これは、図４の（ｄ）の画像（コンタクトホール）のアスペクト比に対応する閾値Ｔを、図４の（ｅ）の予め実験で作成した基準テーブル１５を参照し求める（例えばアスペクト比が２．５から３．５の場合には、閾値Ｔ＝０．４３を求める）。【００３４】
Ｓ１６は、Ｂ／Ａ≧Ｔか判別する。これは、Ｓ１４で求めたＢ／ＡがＳ１５で求めたアスペクト比に対応する閾値Ｔと等しい、あるいは大きいか判別する。ＹＥＳの場合には、コンタクトホールの穴の底部からの信号強度が大きく、当該底部にクロム（金属残渣）ありと判定して不良品とする。一方、ＮＯの場合には、コンタクトホールの穴の底部からの信号強度が小さく、当該底部にクロム（金属残渣）なしと判定して良品と判定する。【００３５】
以上のように、コンタクトホールの穴の底部からの信号強度Ｂと縁の信号強度Ａとを測定すると共に、基準テーブル１５からコンタクトホールのアスペクト比に対応する閾値Ｔを取得し、Ｂ／Ａが閾値Ｔよりも大きいときに底部にクロム（金属残渣）有りで不良品と判定し、小さいときに底部にクロム（金属残渣）なしで良品と判定することにより、コンタクトホールのアスペクト比が変わっても穴の底部の金属残渣の有無を精度良好に自動判定することが可能となる。【００３６】
図４は、本発明の説明図（その１）を示す。
図４の（ａ）は、マスク上のコンタクトホールの側面断面の模式図を示す。【００３７】
図４の（ｂ）、（ｃ）は、図４の（ａ）のコンタクトホールを拡大した側面断面の模式図を示す。ここでは、両者ともにアスペクト比（コンタクトホールの深さｂと径ａとしたときの比ｂ／ａ）は同一である。（ａ）はコンタクトホールの底部にクロム（金属残渣）がない良品の状態を示し、（ｂ）はコンタクトホールの底部にクロム（金属残渣）があり不良品の状態を示す。【００３８】
図４の（ｄ）は、図４の（ｂ），（ｃ）のコンタクトホールの上部から電子ビームを照射しつつ平面走査し、そのときに放出された２次電子を検出して生成した２次電子画像を模式的に示す。このとき、コンタクトホールの穴の底部の部分から検出される信号強度をＢとし、周辺のクロムの部分から検出される信号強度をＡとする。そして、既述した図３のＳ１４からＳ１８によって、Ｂ／Ａがアスペクト比（ｂ／ａ）をもとに図４の（ｅ）の基準テーブル１５を参照して求めた閾値Ｔよりも大きいときに不良品（底部にクロム有）と判定し、小さいときに良品（底部にクロム無）と判定することが可能となる。【００３９】
図４の（ｅ）は、基準テーブル例を示す。基準テーブル１５は、アスペクト比（ｂ／ａ）を変えたときに、コンタクトホールの穴の底部から検出される信号の強さ（比）が閾値以上のときに当該底部にクロム有と判定するための閾値（基準値）を、実験によって求めたものである。ここで、比（ｂ／ａ）が閾値以下のときはクロムがなく、マスク（基板）のガラスからの信号である小さい信号であり、閾値以上のときはクロム（金属残渣）からの大きい信号であることを表すものである。尚、図示基準テーブル１５は、マスクの基板がガラスの場合の１例であって、他の材料のとき（あるいは２次電子画像の取得条件（例えば加速電圧）が変わった場合など）には、閾値Ｔとして、コンタクトホールの穴の底部の基板（マスクの基板）からの信号と、コンタクトホールの穴の底部の金属の残渣からの信号とを区別できる値を、アスペクト比を変えて実験で求めて設定すればよい。【００４０】
次に、図５のフローチャートの順番に従い、図６を参照して、図１の構成のもとで、コンタクトホールの底のレジスト残の有無の検査について詳細に説明する。【００４１】
図５は、本発明の動作説明フローチャート（その１：コンタクトホール２）を示す。
図５において、Ｓ１１１は、画像を表示する。これは、例えば後述する図６の（ｂ）に示す、マスク（半マスク製品）１上で座標指定された欠陥検査対象のコンタクトホールの２次電子画像を図１の表示装置１８の画面上に表示する。【００４２】
Ｓ１２１は、Ａの明るさを測定する。これは、図６の（ｂ）の画像上で、コンタクトホールの周辺のレジストパターンの部分の明るさ（信号強度Ａ）を測定する。【００４３】
Ｓ１３１は、Ｂの明るさを測定する。これは、図６の（ｂ）の画像上で、コンタクトホールの当該穴の内部の底（本来は金属又はモリブデンシリサイドであるが、当該図５ではレジスト残（残渣）あるいはレジスト残が無いときは図示金属（クロム））の部分の明るさＢ（信号強度Ｂ）を測定する。【００４４】
Ｓ１４１は、Ｂ／Ａを求める。Ｓ１３１で測定したＢと、Ｓ１２１で測定したＡの比（Ｂ／Ａ）を求める。【００４５】
Ｓ１５１は、アスペクト比に対応する閾値Ｔを求める。これは、図６の（ｂ）の画像（コンタクトホール）のアスペクト比に対応する閾値Ｔを、図６の（ｃ）の予め実験で作成した基準テーブル１５を参照し求める（例えば、閾値Ｔ＝０．２を求める）。ここでは、コンタクトホールの穴の底部にレジスト残渣があるときは、底部がクロムに比して非常に小さく実験では、アスペクト比にあまり関係しなく、Ｔ＝０．２以下となったので、閾値Ｔ＝０．２以下のときに底部にレジスト残の有無の判定基準とした。尚、アスペクト比に閾値Ｔが関係するレジストの種類があれば、アスペクト比に対応した閾値を実験で求めて設定する。【００４６】
Ｓ１６１は、Ｂ／Ａ≧Ｔか判別する。これは、Ｓ１４１で求めたＢ／ＡがＳ１５１で求めたアスペクト比に対応する閾値Ｔと等しい、あるいは大きいか判別する。ＹＥＳの場合には、コンタクトホールの穴の底部からの信号強度が大きく、当該底部に本来のクロムがありと判定して良品とする。一方、ＮＯの場合には、コンタクトホールの穴の底部からの信号強度が小さく、当該底部にレジスト残（残渣）あり（検査対象の当該半マスク製品のコンタクトホールの底部が、本来のクロムの上にレジスト残渣有り）と判定して不良品と判定する。【００４７】
以上のように、コンタクトホールの穴の底部からの信号強度Ｂと縁の信号強度Ａとを測定すると共に、基準テーブル１５からコンタクトホールのアスペクト比に対応する閾値Ｔを取得し、Ｂ／Ａが閾値Ｔよりも小さいときに底部にレジスト残渣有り（本来のクロムの上にレジスト残渣あり）で不良品と判定し、大きいときに底部にレジスト残渣なしで良品と判定することにより、コンタクトホールのアスペクト比が変わっても穴の底部のレジスト残渣（本来のクロムの上のレジスト残渣）の有無を精度良好に自動判定することが可能となる。【００４８】
図６は、本発明の説明図（その１−２）を示す。
図６の（ａ）は、マスク（半マスク製品）上のコンタクトホールの側面断面の模式図を示す。ここでは、アスペクト比は、コンタクトホールの深さｂと径ａとしたときの比ｂ／ａである。図６の（ａ）の左側のコンタクトホールは、底部（クロム）にレジスト残渣がない良品の状態を示し、図６の（ａ）の右側のコンタクトホールは、底部（クロム）にレジスト残渣があり不良品の状態を示す。【００４９】
図６の（ｂ）は、図４の（ａ）の左側および右側のコンタクトホールの上部から電子ビームを照射しつつ平面走査し、そのときに放出された２次電子を検出して生成した２次電子画像を模式的に示す。このとき、コンタクトホールの穴の底部の部分（本来のクロムあるいはレジスト残渣）から検出される信号強度をＢとし、周辺のレジストの部分から検出される信号強度をＡとする。そして、既述した図５のＳ１４１からＳ１８１によって、Ｂ／Ａがアスペクト比（ｂ／ａ）をもとに図６の（ｃ）の基準テーブル１５を参照して求めた閾値Ｔよりも小さいときに不良品（底部にレジスト残渣が有）と判定し、大きいときに良品（底部にレジスト残渣が無くてクロム）と判定することが可能となる。【００５０】
図６の（ｃ）は、基準テーブル例を示す。基準テーブル１５は、アスペクト比（ｂ／ａ）を変えたときに、コンタクトホールの穴の底部から検出される信号の強さ（比）が閾値以下のときに当該底部にレジスト残渣が有と判定するための閾値（基準値）を、実験によって求めたものである。ここで、コンタクトホールの底部がレジスト残の場合には、実験では、アスペクト比にあまり関係なく、Ｂ／Ａが０．２以下となったので、これ以下のときに本来のクロムの上にレジスト残渣があり不良品と判定できたので、一律に閾値Ｔ＝０．２と決定した。尚、クロム（底部）と記述した部分では、アスペクト比（ｂ／ａ）が変化するに従い当該底部の本来のクロムから検出される信号は図示のように変化し、そのときのＢ／Ａは図示のように変化する。ここでの実験では、底部の本来のクロムの上に、レジスト残渣ががあると当該レジスト残渣から検出される信号強度Ｂが急激に小さくなり、底部が本来の良品のクロムと、不良品のレジスト残渣とを自動判定するには、閾値Ｔ＝０．２とすればよく、図示基準テーブル１５ではアスペクト比に対応づけず、図中の（１）に示すように、一律に閾値Ｔ＝０．２とした。尚、アスペクト比に依存した閾値を設定するようにしてもよい。【００５１】
次に、図７のフローチャートの順番に従い、図８を参照して、図１の構成のもとで、パターンの浮き上がり異物あるいは密着性異物の検査について詳細に説明する。【００５２】
図７は、本発明の動作説明フローチャート（その２：浮き上がり）を示す。
図７において、Ｓ２１は、画像を表示する。これは、例えば後述する図８の（ａ），（ｂ）に示す上方向から電子ビームを平面走査したときに上方向に放出される２次電子を検出し、マスク１上で座標指定された欠陥検査対象のパターンの２次電子画像を図１の表示装置１８の画面上に表示する。【００５３】
Ｓ２２は、中心の明るさＡ１（又はＢ１）を測定する。これは、図８の（ａ）（又は（ｂ））の画像上のパターンの中心の明るさＡ１（又はＢ１）を測定する。【００５４】
Ｓ２３は、周辺の明るさＡ２（又はＢ２）を測定する。これは、図８の（ａ）（又は（ｂ））の画像上のパターンの周辺の明るさＡ２（又はＢ２）を測定する。【００５５】
Ｓ２４は、Ａ２／Ａ１又はＢ２／Ｂ１の比を算出する。
Ｓ２５は、Ａ２／Ａ１（又はＢ２／Ｂ１）≧Ｔ２か判別する。これは、Ｓ２４で算出した比Ａ２／Ａ１（又はＢ２／Ｂ１）が基準値Ｔ２（実験で求めた例えば後述する図８のＴ＝０．５）か判別する。ここで、図８の（ａ）のＡ２／Ａ１又は図８の（ｂ）のＢ２／Ｂ１のうち、Ｔ２＝０．５よりも大きい（Ｓ２５のＹＥＳ）は図８の（ｂ）の中心と周辺が共にマスクに密着した場合であり、Ｓ２６で密着性残渣と判定し、マスクから除去し難く不良品と判定する。一方、Ｔ２＝０．５よりも小さい（Ｓ２５のＮＯ）は図８の（ａ）の中心が密着し、周辺が浮き上っていると判明するので、Ｓ２７でマスクから除去し易く良品と判定する（浮き上がり残渣（良品））。【００５６】
以上のように、パターンの中心の信号強度Ａ１（Ｂ１）と周辺の信号強度Ａ２（Ｂ２）とを測定すると共に、図示外の基準テーブル１５からパターンの密着と浮き上がりを判定する閾値Ｔ２を取得し、Ａ２／Ａ１（Ｂ２／Ｂ１）が閾値Ｔ２よりも大きいときに密着性残渣で不良品と判定し、小さいときに浮き上がり残渣で良品と判定することにより、パターンの密着／浮き上がりの有無を精度良好に自動判定することが可能となる。【００５７】
図８は、本発明の説明図（その２）を示す。
図８の（ａ）は、マスク表面のパターンの中心が密着し、周辺が浮き上がった様子を示す。このときの、中心の２次電子像の信号強度をＡ１，周辺の信号強度をＡ２と測定できたとする。この周辺が浮き上がった場合には、中心の明るさＡ１と、周辺の明るさＡ２との比Ａ２／Ａ１は、小さくなり、例えば０．５以下となる。【００５８】
図８の（ｂ）は、マスク表面のパターンの中心が密着し、しかも、周辺も密着した様子を示す。このときの、中心の２次電子像の信号強度をＢ１，周辺の信号強度をＢ２と測定できたとする。この中心かつ周辺がともに基板に密着した場合には、中心の明るさＢ１と、周辺の明るさＢ２とがほぼ同じとなり比Ｂ２／Ｂ１は、大きくなり、例えば０．５以上となる。【００５９】
図８の（ｃ）は、レジスト異物、薄膜異物の例を示す。図示の例は、パターンとパターンの間にレジスト異物、薄膜異物がある場合の例を示し、これを拡大すると（ｃ−１）あるいは（ｃ−２）のようになる。【００６０】
図８の（ｃ−１）は、周辺が浮き上がった例を示す。この周辺が浮き上がった例（レジスト異物、薄膜異物）は、図８の（ａ）に相当し、既述した図５のＳ２５のＮＯと判定された場合の例（Ａ２／Ａ１が閾値Ｔ２（例えば０．５）以下の場合の例）であって、周辺が浮き上がっていると判明し、比較的に剥離し易いので、良品と判定するものである（図７のＳ２７）。【００６１】
図８の（ｃ−２）は、中心と周辺が密着した例を示す。この中心と周辺とが密着した例（レジスト異物、薄膜異物）は、図６の（ｂ）に相当し、既述した図５のＳ２５のＹＥＳと判定された場合の例（Ｂ２／Ｂ１が閾値Ｔ２（例えば０．５）以上の場合の例）であって、中心と周辺がともに密着していると判明し、異物の底が基板に密着しているので洗浄工程では剥離し難いので、不良品と判定するものである（図７のＳ２６）。【００６２】
次に、図９のフローチャートの順番に従い、図１０を参照して、図１の構成のもとで、成長性異物の有無の検査について詳細に説明する。【００６３】
図９は、本発明の動作説明フローチャート（その３：成長性異物）を示す。
図９において、Ｓ３１は、画像を表示する。これは、例えば後述する図１０の（ａ），（ｂ）に示す、電子ビームを平面走査したときに放出される２次電子を検出し、マスク１上で座標指定された欠陥検査対象のパターンの２次電子画像を図１の表示装置１８の画面上に表示する。【００６４】
Ｓ３２は、雑音成分を抽出する。これは、例えば図１０の（ａ），（ｂ）の異物やパターンのない部分（マスクの基板の部分、あるいは大きなパターンの内部の微細なパターンの無い部分）について図１０の（ｃ）に示す、雑音成分の平均値Ｎ１を抽出する。【００６５】
Ｓ３３は、基準値を設定する。これは、例えば図１０の（ｃ）の雑音成分の平均値がＮ１のとき、当該雑音成分の変動分よりも若干大きい図示のαだけ大きい基準値（Ｎ１＋α）および図示のαだけ小さい基準値（Ｎ１−α）を算出し、基準値として設定する。【００６６】
Ｓ３４は、基準値（Ｎ１＋α）の場合に、当該基準値（Ｎ１＋α）を越えた画像を抽出する。例えば図１０の（ｃ）の、画像上で信号強度（Ｎ１＋α）を越えた図示（イ）の画像を抽出する。【００６７】
Ｓ３５は、基準値（Ｎ１−α）の場合に、当該基準値（Ｎ１−α）以下の画像を抽出する。例えば図１０の（ｃ）の、画像上で信号強度（Ｎ１−α）以下の図示（ロ）の画像を抽出する。【００６８】
Ｓ３６は、所定画素以上の領域があるか判別する。これは、Ｓ３４、Ｓ３５で抽出した画像について、所定画素以上の領域（例えば１００ｎｍ２以上の領域）があるか判別する。ＹＥＳの場合には、マスクとして支障を来たす程度である（あるいは程度に成長する可能性が大として）、Ｓ３７で成長性異物と判定し不良とする。ＮＯの場合には、Ｓ３８で成長性異物で無いと判定し良とする。【００６９】
以上のように、マスクの基板上（あるいは大きなパターン上）で雑音成分Ｎ１を抽出して（Ｎ１＋α）以上の画像あるいは（Ｎ１−α）以下の画像を抽出し、所定領域以上の場合に成長性異物と判定して不良と精度良好に自動判定することが可能となる。【００７０】
図１０は、本発明の説明図（その３）を示す。
図１０の（ａ）は成長性異物の画像（無）の例を示し、図１０の（ｂ）は成長性異物の画像（有）の例を示す。成長性異物は、パターンの無いガラス部分又はクロム部分又は位相シフト部分であって、成長性異物部分は、薄暗くなるという特徴がある。この特徴を活かし、既述した図７のフローチャートに従い、雑音成分Ｎ１を抽出し、所定値αを実験で決めて、（Ｎ１＋α）以上の画像、（Ｎ１−α）以下の画像を抽出し、所定領域以上の画像を、成長性異物と判定し、不良品と決定するようにしている。【００７１】
図１０の（ｃ）は、信号例を示す。これは、図１０の（ｂ）の成長性異物が存在する場合の、当該画像の１ラインについて信号強度を縦軸にした例を示す。この信号例で、雑音成分の平均値は図示のＮ１である。αは、実験で求めた値であって、雑音成分と、図１０の（ｂ）の薄暗い成長性異物とを識別して当該成長性異物を抽出するための値である。図中で（イ）の部分が（Ｎ１＋α）以上の画像として抽出されたものであり、（ロ）の部分が（Ｎ１−α）以下の画像として抽出されたものである。【００７２】
次に、図１１のフローチャートの順番に従い、図１２を参照して、図１の構成のもとで、ラフネスの有無の検査について詳細に説明する。【００７３】
図１１は、本発明の動作説明フローチャート（その４：ラフネス）を示す。
図１１において、Ｓ４１は、画像を表示する。これは、例えば後述する図１２の（ａ），（ｂ）に示す、電子ビームを平面走査したときに放出される２次電子を検出し、マスク１上で座標指定された欠陥検査対象のパターンの２次電子画像を図１の表示装置１８の画面上に表示する。【００７４】
Ｓ４２は、パターンの直線部分のラフネスＲを測定する。ラフネスＲは、図１２の（ｂ）に示すように、指定されたパターンの縁について、対象領域（ここでは、Ｌ０（例えば５０μｍ）の間の直線からのズレ量Ｒを測定する。【００７５】
Ｓ４３は、Ｒ≧Ｒ０か判別する。ここで、Ｒ０は、実験で求めた図１２の（ｂ）のラフネスがこれ以上大きいと欠陥となる値である。ＹＥＳの場合には、求めたパターンのラフネスＲが基準値Ｒ０よりも大きく、直線性が悪いので、Ｓ４４で不良品と判定する。一方、ＮＯの場合には求めたパターンのラフネスＲが基準値Ｒ０よりも小さく、直線性が良好なので、Ｓ４５で良品と判定する。【００７６】
以上のように、マスクのパターンの直線部分のラフネスＲを測定し、基準値Ｒ０よりも大きい場合には直線性が悪く不良品と判定、一方、基準値Ｒ０よりも小さい場合には直線性が良好で良品と判定し、精度良好に自動判定することが可能となる。【００７７】
図１２は、本発明の説明図（その４）を示す。
図１２の（ａ）は、パターンの直線部分の例を示す。【００７８】
図１２の（ｂ）は、図１２の（ａ）の点線の○の部分を拡大した模式図を示す。実線のようにマスク上のパターンが形成されていた場合、対象領域Ｌ０（例えば５０ｎｍ）毎に区切ってそれぞれのラフネス（パターンの直線性）Ｒを、画像上でそれぞれ測定する。そして、測定した各対象領域Ｌ０毎に、ラフネスＲについて、既述した図１１のフローチャートに従い判定し、ラフネスＲが基準値Ｒ０よりも大きいときに直線性が悪いとして不良品、小さいときに直線性が良好として良品を自動判定することが可能となる。【００７９】
次に、図１３のフローチャートの順番に従い、図１４を参照して、図１の構成のもとで、丸め形状の有無の検査について詳細に説明する。【００８０】
図１３は、本発明の動作説明フローチャート（その５：丸め形状）を示す。
図１３において、Ｓ５１は、画像を表示する。これは、例えば後述する図１４のに示す、電子ビームを平面走査したときに放出される２次電子を検出し、マスク１上で座標指定された欠陥検査対象のパターンの２次電子画像を図１の表示装置１８の画面上に表示する。【００８１】
Ｓ５２は、パターン直線のＸ方向およびＹ方向に延長して交点Ｐを求める。これは、図１４の画像に示すように、パターンの角の部分について、それぞれの辺を延長して交点Ｐ（交点Ｐの座標）を求める。【００８２】
Ｓ５３は、Ｐと実画像の最短距離Ｍを求める。これは、図１４に示すように、Ｓ５２で求めた交点Ｐと、実画像上のパターンとの最短距離Ｍを求める。【００８３】
Ｓ５４は、Ｍ≧Ｍ０か判別する。ここで、Ｍ０は、実験で求めた図１４の丸め形状がこれ以上大きいと欠陥となる値である。ＹＥＳの場合には、求めたパターンの丸め形状の値Ｍが基準値Ｍ０よりも大きく、パターンの角が大幅に丸くなっていると判明したので、Ｓ５５で不良と判定する。一方、ＮＯの場合には求めた丸め形状の値Ｍが基準値Ｍ０よりも小さく、パターンの角が綺麗に形成されていると判明したので、Ｓ５６で良品と判定する。【００８４】
以上のように、マスクのパターンの角の丸め形状の値Ｍを測定し、基準値Ｒ０よりも大きい場合には直線性が悪く不良品と判定、一方、基準値Ｒ０よりも小さい場合には直線性が良好で良品と判定し、精度良好に自動判定することが可能となる。【００８５】
図１４は、本発明の説明図（その５）を示す。
図１４は、丸め形状のパターンの画像の例を示す。丸め形状の画像は、図示のように、パターンの角の部分である。ＣＡＤデータ上ではほぼ直角となっているが、当該ＣＡＤデータをもとに実際にマスクにパターンを露光して現像して形成した後の画像上では、図示のように、パターンの角が丸め形状となってしまうので、ここでは、パターンのＸ方向およびＹ方向に直線部を延長して交点Ｐを求め（元のＣＡＤデータ上の角を求め）、当該交点Ｐと、実際の図示の実線の画像との最短距離Ｍを測定する。そして、当該測定した最短距離Ｍが基準値Ｍ０よりも小さいとき（既述した図１３のＳ５４のＮＯの場合）、丸め形状が良好と判定し、良品と判定する（図１３のＳ５６）。【００８６】
次に、図１５のフローチャートの順番に従い、図１６を参照して、図１の構成のもとで、ＯＰＣの良否の検査について詳細に説明する。【００８７】
図１３は、本発明の動作説明フローチャート（その６：ＯＰＣ（光学的なパターン近接効果補正））を示す。【００８８】
図１５において、Ｓ６１は、画像を表示する。これは、例えば後述する図１６の（ａ）に示す、電子ビームを平面走査したときに放出される２次電子を検出し、マスク１上で座標指定された欠陥検査対象（ＯＰＣ）のパターンを含む領域の２次電子画像を図１の表示装置１８の画面上に表示する。【００８９】
Ｓ６２は、ＣＡＤデータを参照して、ＯＰＣ部分の画像を抽出する。これは、Ｓ６１で表示した画像中から、ＣＡＤデータをもとにＯＰＣ部分の実画像を抽出する。例えば、図１６の（ｂ）のＣＡＤデータ上のＯＰＣ部分について、図１６の（ｃ）あるいは（ｄ）に示すように、当該ＯＰＣ部分に相当する実画像の部分を抽出する。【００９０】
Ｓ６３は、ＯＰＣのＸ方向寸法ＣＸ，Ｙ方向寸法ＣＹを測定する。これは、Ｓ６２で抽出したＯＰＣ部分の画像である、例えば図１６の（ｃ）あるいは（ｄ）の画像中で、ＯＰＣ部分のＸ方向寸法ＣＸ，Ｙ方向寸法ＣＹをそれぞれ測定する。【００９１】
Ｓ６４は、ＣＸ≧ＣＸＳ  あるいは  ＣＹ≧ＣＹＳか判別する。これは、Ｓ６３で実測したＯＰＣ部分の
・Ｘ方向寸法ＣＸがＸ方向の基準値ＣＸＳと等しいあるいは大きいか、
・Ｙ方向寸法ＣＹがＹ方向の基準値ＣＹＳと等しいあるいは大きいか、
のいずれかがＮＯか判別する。いずれかが小さい場合には、ＮＯとなり、Ｓ６６で不良品と判定する。一方、ＹＥＳの場合には、ＯＰＣ部分の大きさが十分大きく、Ｓ６５で良品を判定する。【００９２】
以上のように、マスクのＯＰＣ部分のＸ方向およびＹ方向の寸法ＣＸ，ＣＹを測定し、いずれかが基準値ＣＸＳ，ＣＹＳよりも小さいときに不良と判定し、両者が基準値よりも大きいときに良品と判定し、ＯＰＣ（光学的なパターン近接効果補正）を精度良好に自動判定することが可能となる。【００９３】
図１６は、本発明の説明図（その６）を示す。
図１６の（ａ）は実マスク画像の例を示し、図１６の（ｂ）はＣＡＤデータ画像の例を示す。ここで、ＣＡＤデータ画像上の、ＯＰＣ部分のＸ方向寸法をＣＸＳ，Ｙ方向寸法をＣＹＳとする。【００９４】
図１６の（ｃ）は、ＯＰＣ部分の寸法が十分大きい場合の例を示す。この場合には、画像上のＯＰＣ部分のＸ方向寸法がＣＸ，Ｙ方向寸法がＣＹとなり、両者が基準値，ここでは基準値が、
・ＣＡＤデータのＸ方向寸法ＣＸＳ×２／３＝ＣＸＳ
・ＣＡＤデータのＹ方向寸法ＣＹＳ×２／３＝ＣＹＳ
であり、ＣＸ≧ＣＸＳ，かつＣＹ≧ＣＹＳとなっている様子を示す（図１５のＳ６４のＹＥＳ，Ｓ６５）。【００９５】
図１６の（ｄ）は、ＯＰＣ部分の寸法が小さい場合の例を示す。この場合には、画像上のＯＰＣ部分のＸ方向寸法がＣＸ，Ｙ方向寸法がＣＹとなり、両者が基準値，ここでは基準値が、
・ＣＡＤデータのＸ方向寸法ＣＸＳ×２／３＝ＣＸＳ
・ＣＡＤデータのＹ方向寸法ＣＹＳ×２／３＝ＣＹＳ
であり、ＣＸ≧ＣＸＳ，かつＣＹ≧ＣＹＳでない様子を示す（図１５のＳ６４のＮＯ，Ｓ６６）。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
本発明は、走査型電子顕微鏡を用いてマスクの検査対象個所の画像を取得し、当該取得した画像上でコンタクトホールの底部の残渣の有無、異物の密着性残渣あるいは浮き上がり残渣の判定、成長性異物の判定、パターンのラフネスの検査、パターンの丸め形状の検査、パターンのＯＰＣの検査を自動的に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明のブロック構成図である。
【図２】本発明の動作説明フローチャート（全体）である。
【図３】本発明の動作説明フローチャート（その１：コンタクトホール）である。
【図４】本発明の説明図（その１）である。
【図５】本発明の動作説明フローチャート（その１：コンタクトホール２）である。
【図６】本発明の説明図（その１−２）である。
【図７】本発明の動作説明フローチャート（その２：浮き上がり）である。
【図８】本発明の説明図（その２）である。
【図９】本発明の動作説明フローチャート（その３：成長性異物）である。
【図１０】本発明の説明図（その３）である。
【図１１】本発明の動作説明フローチャート（その４：ラフネス）である。
【図１２】本発明の説明図（その４）である。
【図１３】本発明の動作説明フローチャート（その５：丸め形状）である。
【図１４】本発明の説明図（その５）である。
【図１５】本発明の動作説明フローチャート（その６：ＯＰＣ）である。
【図１６】本発明の説明図（その６）である。
【符号の説明】
【００９８】
１：マスク
２：マスクホルダ
３：マガジン
４：予備排気室
５：メインチャンバ
６：ステージ
７：電子光学系
１１：パソコン
１２：画像表示手段
１３：測定手段
１４：判定手段
１５：基準テーブル
１６：ＣＡＤデータ
１７：結果データテーブル
１８：表示装置
１９：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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【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
2006107049.tif 000018
2006107049.tif 000019
2006107049.tif 000020
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