(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査体を撮像して得られるセンサデータとＣＡＤデータから電気的に展開された参照データとを比較して前記被検査体に形成されているパターンの線幅を検査する線幅検査方法にであって、
被検査体を撮像し、撮像した前記被検査体に形成されているパターンを分割して検査領域を形成し、前記検査領域毎に前記センサデータに取り込まれている画素毎の線幅のデータを比較して前記画素毎の線幅の差を求め、求められた前記線幅の差の度数を集計し、集計された度数分布の集計結果から平均値を計算して検査値を求め、この検査値を前記参照データから設定したしきい値と比較して判定することを特徴とする線幅検査方法。
【請求項２】
被検査体のパターンからのセンサデータを得るために前記被検査体を撮像する撮像手段と、前記被検査体の前記パターンの参照データを得るためにＣＡＤデータを電気的に展開させる参照データ発生手段とを備え、前記センサデータと参照データからの線幅を比較する比較手段とを備えた線幅検査装置であって、
前記比較手段は、前記パターンの線幅を測定する機能と前記パターンのセンサデータと参照データとの線幅の差を求める機能とを有し、かつ、該比較手段には一定の検査領域内で線幅の差の度数を集計する度数集計手段が接続され、この度数集計手段には集計された度数分布そのものの平均値を計算して検査値を求める検査値算出手段が接続され、この検査値算出手段に前記参照データから設定したしきい値と比較して判定する判定手段が接続されていることを特徴とする線幅検査装置。
【請求項３】
前記検査領域は、被検査体を予め定められた所定間隔で区画する検査領域分割手段により特定されることを特徴とする請求項２記載の線幅検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、半導体装置の製造の際に用いるのフォトマスク等に描画されたパターンの線幅を高精度で検査することができる線幅検査方法とその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＳＩの進化に伴い、半導体回路は必然的に高密度化が要請されている。このような高密度な半導体回路を製造するには、製造過程で行う露光を高精度化する必要がある。そのためには、高精度なフォトマスクを用いなければならない。フォトマスクは、ＬＳＩ設計ＣＡＤツールを用いてレイアウト設計を行ってＬＳＩレイアウトデータを作成し、そのＬＳＩレイアウトデータをＥＢ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｂｅａｍ）データに変換し、このＥＢデータをフォトマスク描画装置に入力して製造されている。そのようにして製造されたフォトマスクは、パターン欠陥検査装置（線幅測定装置）により予め決められた（指定された）箇所の線幅を測定してパターン欠陥検査をおこない、その測定値が指定された寸法値から許容範囲内であるか否かを判定し、合格品のみを用いることでフォトマスクに形成されているパターンの線幅精度を保証している。なお、パターン欠陥検査装置は、フォトマスク等に形成されている被検査パターンの画像データ（センサデータ）と、この画像パターンを設計する際に用いる設計データである参照データとを比較して、被検査パターンの欠陥を検出している。
【０００３】
図６は従来のパターン欠陥検査装置である線幅検査装置の一例の構成を示す構成図である。線幅測定装置の構成は、図６に示すように、フォトマスク等に形成されている被検査パターンの画像を撮像して画像信号とするＣＣＤラインセンサ等の撮像装置３１と、この撮像装置３１からの画像信号をＡ／Ｄ変換してセンサデータを生成するＡ／Ｄ変換器３２を備え、一方、検査パターンとして用いる設計データをビットパターンに展開し、かつ撮像装置３１による画像の取り込み位置に対応する位置データを入力し、この位置データを用いて検査するパターンに対応する参照データを発生する参照データ発生回路３３が設けられている。
【０００４】
これらにより得られた、センサデータと参照データとは、線幅比較回路３４によりそれらを比較して欠陥部が出力されるように構成されている。
【０００５】
線幅比較回路３４は、線幅測定回路３５、３６と線幅比較・判定回路３７から構成されている。図２に説明図を示すように、線幅測定回路３５、３６ではセンサデータと参照データの画像から、画素毎に線幅の測定を行なっている。すなわち、パターンから線幅測定の線の両端であるぺアとなるエッジ１４ａ、１４ｂを認識し、認識されたエッジ位置で断面プロファイルを取り、プロファイルからエッジ１４ａ、１４ｂの位置を画素以下の精度で求める。求まったぺアのエッジ１４ａ、１４ｂの位置の間の距離を計算しての線幅比較・判定回路３７によって線幅の測定を行なう。エッジ１４ａ、１４ｂの位置は、プロファイルがエッジ１４ａ、１４ｂのしきい値を横切る位置を、画素間で線形補間して画素以下の精度で算出する。それにより、パターンに形成された線幅の異常データの検出を行っている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の従来の線幅検査方法では、センサデータと参照データの画像から、画素毎に線幅の測定を行っている。線幅の測定は、画素以下の精度でエッシ位置を求めて行うが、光学的解像度、画素の分解能、Ａ／Ｄ変換の量子化精度、また電気的なノイズ等の要因により、測定時の精度が決まってしまう。このためパターンの線幅の高精度の検査が要求される場合、従来の画素毎に測定をする方法では、精度の向上が困難である。
【０００７】
一方、マスクに形成されているパターンの線幅の品質管理（目標値とばらつき）は、半導体回路の微細化に伴い、ますます高精度な仕様が要求されている。特に、ステッパの光源の波長は深紫外領域になるに伴って、マスクに形成されているパターンの数ｌ０ｎｍの線幅の異常が、ウエハの歩留まりに影響することが判明している。
【０００８】
なお、マスクに形成されているパターンの線幅の管理については、ＳＥＭ等でマスク上の数点を測定して管理する方法が用いられることもある。しかし、この方法では、マスクの全面にわたりパターンの線幅を確認することができない。パターンの線幅異常が発生した箇所は、その異常がマスク上のどの箇所に発生しているかは検査しなければ判らない。このため、マスクの全面にわたる高精度なパターンの線幅の検査の要求が高まってきている。
【０００９】
本発明はこれらの事情に基づいてなされたもので、形成されたパターンの線幅の高精度な検査を実現できる線幅検査方法とその装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、被検査体を撮像して得られるセンサデータとＣＡＤデータから電気的に展開された参照データとを比較して前記被検査体に形成されているパターンの線幅を検査する線幅検査方法にであって、
被検査体を撮像し、撮像した前記被検査体に形成されているパターンを分割して検査領域を形成し、前記検査領域毎に前記センサデータに取り込まれている画素毎の線幅のデータを比較して前記画素毎の線幅の差を求め、求められた前記線幅の差の度数を集計し、集計された度数分布の集計結果から平均値を計算して検査値を求め、この検査値を前記参照データから設定したしきい値と比較して判定することを特徴とする線幅検査方法である。
【００１２】
また本発明によれば、被検査体のパターンからのセンサデータを得るために前記被検査体を撮像する撮像手段と、前記被検査体の前記パターンの参照データを得るためにＣＡＤデータを電気的に展開させる参照データ発生手段とを備え、前記センサデータと参照データからの線幅を比較する比較手段とを備えた線幅検査装置であって、
前記比較手段は、前記パターンの線幅を測定する機能と前記パターンのセンサデータと参照データとの線幅の差を求める機能とを有し、かつ、該比較手段には一定の検査領域内で線幅の差の度数を集計する度数集計手段が接続され、この度数集計手段には集計された度数分布そのものの平均値を計算して検査値を求める検査値算出手段が接続され、この検査値算出手段に前記参照データから設定したしきい値と比較して判定する判定手段が接続されていることを特徴とする線幅検査装置である。
【００１３】
また本発明によれば、前記検査領域は、被検査体を予め定められた所定間隔で区画する検査領域分割手段により特定されることを特徴とする線幅検査装置である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の線幅検査装置の実施の形態の一例を図面を参照して説明する。
【００１６】
図１は、線幅検査装置の構成を示す構成図である。線幅検査装置は、センサデータの入力ラインとして、被検査体であるフォトマスク等に形成されている被検査パターンの画像を撮像して画像信号とするＣＣＤラインセンサ等の撮像装置１と、この撮像装置１からの画像信号をＡ／Ｄ変換してセンサデータを生成するＡ／Ｄ変換器２を備えている。一方、検査パターンとして用いる設計データの入力ラインとして、設計データをビットパターンに展開し、かつ撮像装置１による画像の取り込み位置に対応する位置データを入力し、この位置データを用いて検査するパターンに対応する参照データを発生する参照データ発生回路３が設けられている。この参照データ発生回路３とＡ／Ｄ変換器２の出力側は、いずれも比較回路４に接続されている。
【００１７】
比較回路４の出力側には線幅差の度数を集積する度数集計回路７が接続されている。また、この度数集計回路７には、検査領域分割回路６からもデータが入力され、度数集計回路７の出力側には平均値算出回路８が接続されている。平均値算出回路８の出力側には判定回路９が接続されている。
【００１８】
比較回路４は、線幅測定回路１１、１２と線幅比較回路１３から構成されている。図２（ａ）および（ｂ）に説明図を示すように、線幅測定回路１１、１２ではセンサデータと参照データの画像から、画素毎に線幅の測定を行なっている。すなわち、パターンデータから線幅測定の線の両端であるぺアとなるエッジ１４ａ、１４ｂを認識し、認識されたエッジ１４ａ、１４ｂの位置で、図２（ｂ）に示すように、照度による断面プロファイルを取り、プロファイルからエッジ１４ａ、１４ｂの位置を画素以下の精度で求める。求まったぺアのエッジ１４ａ、１４ｂ位置の間の距離を計算しての線幅の測定を行なう。エッジ１４ａ、１４ｂの位置は、プロファイルがエッジ１４ａ、１４ｂのしきい値を横切る位置を、画素間で線形補間して画素以下の精度で算出している。
【００１９】
線幅比較回路１３は、センサデータとＣＡＤデータから電気的に展開された参照データとを比較して、被検査体に形成されているパターンの線幅の差を求めている。
【００２０】
検査領域分割回路６は、検査領域を一定の大きさで分割する回路で、図３（ａ）〜（ｃ）に説明図を示すように、まず、図３（ａ）に示すように、被検査体であるマスク１５を最初に検査ストライプ１６と呼ぶ短冊状に分割する。実際の検査の際は、この検査ストライプ１６を左から右へ、右から左へとスキャンしながら検査を行なう。次に、図３（ｂ）に示すように、この検査ストライプ１６を一定の分割幅の単位で縦横に分割して検査領域１７を形成する。その結果、図３（ｃ）に示すように、縦横に分割された各検査領域１７には、マスク１５に形成されたパターン１８が複数個存在することになる。
【００２１】
度数集計回路７は、分割された検査領域１７の単位でセンサデータと参照データの線幅の差の度数の集計をおこなう回路である。
【００２２】
平均値算出回路８は、検査値として、線幅の差の度数から線幅の差の平均値を求める回路である。
【００２３】
判定回路９は、線幅の差の平均値をしきい値と比較して線幅異常の箇所を検出して、線幅異常データを出力する回路である。
【００２４】
次に、上述の線幅検査装置による線幅測定について説明する。図４は線幅検査装置による線幅測定のステップを示すフロー図である。
【００２５】
まず、被検査体であるマスク１５に対して、図３（ａ）で示したように、検査ストライプ１６を一定の分割幅の単位で縦横に分割し、検査領域１７を形成する（Ｓ１）。
【００２６】
次に、図３（ｃ）に検査領域１７内での線幅が測定できるパターン１８の場所を示したように、検査領域１７内の検査箇所を特定する（Ｓ２）。なお、検査箇所は、マスク１５に形成されているパターン１８の種類に応じて複数の測定対象のパターン１８が存在している。
【００２７】
次に、検査箇所のパターン１８の検査を、図５（ａ）に矢印で示したように、それぞれのパターン１８についてＸ方向とＹ方向についての幅を検査する（Ｓ３）。この検査は、まず、図５（ｂ）に、Ｘ方向を例にとって実際に線幅を測定する箇所を示した図で示したように、線幅の測定を１個のパターン１８に対し、画素毎に測定して画素数に応じて複数の線幅を測定する。Ｙ方向についても同様におこなう。
【００２８】
画素毎に測定した線幅の測定結果を集計して線幅差を検出する（Ｓ４）。それに基づいて、検出した線幅差毎の度数を集計する（Ｓ５）。さらに、検査値として度数の集計結果から度数の平均値を求める（Ｓ６）。図５（ｃ）は、分割した検査領域１７内に存在しているパターン１８の線幅を測定して集計した線幅の差の度数分布を示すグラフである。線幅の正常部では、参照データであるＣＡＤデータどおり、線幅の差の度数分布が０ｎｍを中心に分布している。これに対して、線幅の異状部では、線幅の差の度数分布が２５ｎｍを中心に分布しており、参照データとずれている。
【００２９】
次に、度数の平均値が予め定められているしきい値以内であるかを判定し、しきい値以内であれば合格とし、しきい値を超えたい場合は不合格とする（Ｓ７）。なお、線幅の異常を線幅の測定結果から単純に判定すると、異常部と正常部が十分に分割されなくて、異常部を検出する場合に、正常部も一緒に検出してしまう場合が発生する。そこで本発明の方法においては、検査値の一例として検査領域１７毎に線幅の正常部と異状部の線幅の平均値を求めている。図５（ｃ）に示したグラフの場合は、平均値はそれぞれ、０ｎｍと２５ｎｍとなる。平均値を求めることで、線幅の分布に現れていたばらつき成分が減少する。このため、この平均値を例えば３０ｍのしきい値で判定すると、検査領域１７分割した単位で５０ｎｍの線幅の異状部を、正常部を誤判定することなく検出が可能となる。それにより、図５（ｄ）に示したように、線幅異常の発生した検査領域１７ａを正確に検出することができる。
【００３０】
以上に説明したように、上述の実施の形態によれば、線幅の検査を一定の検査領域１７で計算した線幅の差の平均値を求めて判定しているので、従来の方法のように、画素ごとに求めた場合に生じていた、線幅の差の測定時に発生していたランダムなばらつき成分が減少する。その結果、従来の測定精度のばらつき精度以下の高精度で、従来の方法では測定した検出できなかった線幅異常部の検査が可能となった。
【００３１】
なお、上述の実施の形態では、検査値として線幅の差の度数分布から平均値を計算して、その平均値としきい値とを比較して線幅異常を検査したが、検査値として平均値の替わりに、正常部の線幅の最大値（しきい値）を用いて、測定したパターンの線幅の最大値とを比較して線幅の異常を検出してもよい。
【００３２】
また、パターン測定部の線幅の最大値と最小値の差、または標準偏差等としきい値とを比較して検査することによっても同様な効果を得ることができる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、高精度でパターンの線幅の異常を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の線幅検査装置の構成図。
【図２】（ａ）および（ｂ）は、線幅測定の説明図。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、検査領域分割回路の作用の説明図。
【図４】本発明の線幅測定のステップを示すフロー図。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は、パターン検査の説明図。
【図６】従来の線幅検査装置の構成を示す構成図。
【符号の説明】
１…撮像装置、４…比較回路、６…検査領域分割回路、７…度数集計回路、８…平均値算出回路、９…判定回路、１１、１２…線幅測定回路、１３…線幅比較回路、１４ａ、１４ｂ…エッジ、１７…検査領域、１８…パターン
【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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