JP2009250771A - Size measuring method, mask manufacturing method, and size measuring device - Google Patents

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Takeshi Yamane
武 山根
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a size measuring method and a size measuring device capable of outputting a stable measured value irrespective of a shift in lighting intensity distribution, and capable of reducing time and effort required so far for adjusting the position of the bright point of a light source. <P>SOLUTION: In this method, an image of an arbitrary pattern formed on a semiconductor exposing mask 17 is acquired with a microscope 11, and from the acquired image the size of the pattern is measured. A lighting intensity distribution of the microscope is acquired, the flattest position in the acquired lighting intensity distribution is determined as a position to be used for measurement, the arbitrary pattern is moved to the position to be used for the measurement to acquire its image, and from the acquired image the size of the pattern is measured. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体露光用マスク上に形成されたパターンの寸法を測定する寸法測定方法、この寸法測定方法を用いたマスクの製造方法、及び上記寸法測定方法が適用される寸法測定装置に関する。   The present invention relates to a dimension measuring method for measuring a dimension of a pattern formed on a semiconductor exposure mask, a mask manufacturing method using the dimension measuring method, and a dimension measuring apparatus to which the dimension measuring method is applied.

従来、フォトマスク上に形成されたパターンの寸法を測定する装置として、光学顕微鏡が使用されている。その理由は、測定時にフォトマスクへダメージを与えないこと、同一位置を測定した際の繰り返し測定再現性が良好であること、などの利点があるからである。光学顕微鏡による従来の寸法測定方法の例としては、例えば特許文献１に記載されている方法が知られている。   Conventionally, an optical microscope is used as an apparatus for measuring the dimension of a pattern formed on a photomask. The reason is that there are advantages such as no damage to the photomask at the time of measurement and good repeatability of measurement when the same position is measured. As an example of a conventional dimension measuring method using an optical microscope, for example, a method described in Patent Document 1 is known.

ここでは、フォトマスク上に形成された遮光膜のないパターンの寸法を測定することを想定する。まず、光学顕微鏡にてパターンの画像を取得し、測定位置を含み測定方向に平行な直線上における像強度をプロットすることにより、像強度プロファイルを取得する。そして、この像強度プロファイルにおいて、所定のしきい値に達する位置間の距離を寸法測定値として出力する。   Here, it is assumed that the dimension of the pattern without the light shielding film formed on the photomask is measured. First, an image of a pattern is obtained with an optical microscope, and an image intensity profile is obtained by plotting the image intensity on a straight line including the measurement position and parallel to the measurement direction. Then, in this image intensity profile, the distance between positions reaching a predetermined threshold value is output as a dimension measurement value.

光学顕微鏡の照明強度分布は、ほぼ同心円状に広がった分布の中心が画像の中心と重なるように光源の輝点位置を調整し、強度の等高線をプロットして求める。   The illumination intensity distribution of the optical microscope is obtained by adjusting the luminescent spot position of the light source so that the center of the distribution spreading substantially concentrically overlaps the center of the image, and plotting intensity contour lines.

しかしながら、照明用ランプの経時変化や寿命等により光源の照明強度分布の中心にずれが生じると、照明強度分布の中心と画像の中心が一致しなくなる。この場合、像強度プロファイルの極大値と極小値が経時変化前と異なるため、上記相対値によって決定されたしきい値が示す寸法測定値は必ずしも一致せず、測定値のずれが発生する問題があった。   However, if a deviation occurs in the center of the illumination intensity distribution of the light source due to a change over time or the life of the illumination lamp, the center of the illumination intensity distribution does not coincide with the center of the image. In this case, since the maximum value and the minimum value of the image intensity profile are different from those before the change with time, the dimension measurement value indicated by the threshold value determined by the relative value does not necessarily match, and there is a problem in that the measurement value shifts. there were.

この問題を解消する従来技術としては、一定の周期で同一パターンの寸法を測定し、その寸法測定値が予め定めておいた許容範囲を外れた場合に、光源の輝点位置を調整する方法が一般的である。しかし、この従来の輝点位置調整には多くの時間と労力が必要であり、寸法測定装置の稼働率が著しく低下し、保守も極めて煩雑になる。
特開平９−１９６６２４号公報 As a conventional technique for solving this problem, there is a method of measuring the dimension of the same pattern at a constant cycle and adjusting the bright spot position of the light source when the measured dimension value is outside a predetermined allowable range. It is common. However, this conventional bright spot position adjustment requires a lot of time and labor, and the operating rate of the dimension measuring apparatus is remarkably lowered and the maintenance becomes extremely complicated.
JP-A-9-196624

本発明は上記のような事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、照明強度分布のずれに関係なく安定した測定値を出力でき、光源輝点の位置調整に要していた時間と労力を低減できる寸法測定方法、マスクの製造方法及び寸法測定装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the circumstances as described above, and the object of the present invention is to output a stable measurement value regardless of the deviation of the illumination intensity distribution, and is necessary for the position adjustment of the light source bright spot. An object of the present invention is to provide a dimension measuring method, a mask manufacturing method, and a dimension measuring apparatus that can reduce time and labor.

本発明の一態様によると、半導体露光用マスク上に形成されたパターンの画像を顕微鏡にて取得し、得られた画像から任意のパターンの寸法を測定する方法であって、前記顕微鏡の照明強度分布を取得するステップと、取得した前記照明強度分布に基づいて、測定に用いるべき照明強度分布の位置を決定するステップと、前記測定に用いるべき照明強度分布の位置と前記任意のパターンとを相対的に移動し、決定した照明強度分布の位置で任意のパターンの画像を取得するステップと、取得した画像から任意のパターンの寸法を測定するステップとを具備する寸法測定方法が提供される。   According to one aspect of the present invention, there is provided a method for obtaining an image of a pattern formed on a semiconductor exposure mask with a microscope, and measuring an arbitrary pattern dimension from the obtained image, the illumination intensity of the microscope. A step of acquiring a distribution, a step of determining a position of an illumination intensity distribution to be used for measurement based on the acquired illumination intensity distribution, and a relative position of the position of the illumination intensity distribution to be used for the measurement and the arbitrary pattern A dimension measuring method is provided that includes the steps of moving and acquiring an image of an arbitrary pattern at a position of the determined illumination intensity distribution, and measuring the dimension of the arbitrary pattern from the acquired image.

また、本発明の他の一態様によると、半導体露光用マスク上にパターンを形成する工程と、前記半導体露光用マスク上に形成されたパターンの画像を顕微鏡にて取得する工程と、前記顕微鏡の照明強度分布を取得する工程と、取得した前記照明強度分布に基づいて、測定に用いるべき照明強度分布の位置を決定する工程と、前記測定に用いるべき照明強度分布の位置と前記任意のパターンとを相対的に移動し、決定した照明強度分布の位置で任意のパターンの画像を取得する工程と、取得した前記画像から前記任意のパターンの寸法を測定する工程と、前記寸法測定結果に基づいて、前記半導体露光用マスク上に形成する、または前記半導体露光用マスク上に形成しているパターンを修正する工程とを具備するマスクの製造方法が提供される。   According to another aspect of the present invention, a step of forming a pattern on the semiconductor exposure mask, a step of obtaining an image of the pattern formed on the semiconductor exposure mask with a microscope, A step of acquiring an illumination intensity distribution; a step of determining a position of the illumination intensity distribution to be used for measurement based on the acquired illumination intensity distribution; a position of the illumination intensity distribution to be used for the measurement; and the arbitrary pattern; Based on the result of the dimension measurement, the step of acquiring an image of an arbitrary pattern at the position of the determined illumination intensity distribution, the step of measuring the dimension of the arbitrary pattern from the acquired image And a step of modifying the pattern formed on the semiconductor exposure mask or the pattern formed on the semiconductor exposure mask.

本発明の更に他の一態様によると、半導体露光用マスク上に形成されたパターンの画像を顕微鏡にて取得し、得られた画像から任意のパターンの寸法を測定する装置であって、前記顕微鏡の照明強度分布を取得する手段と、取得した前記照明強度分布に基づいて、測定に用いるべき照明強度分布の位置を決定する手段と、前記測定に用いるべき照明強度分布の位置と前記任意のパターンを相対的に移動させる手段と、前記決定した照明強度分布の位置で任意のパターンの画像を取得する手段と、取得した画像から任意のパターンの寸法を測定する手段とを具備する寸法測定装置が提供される。   According to still another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for acquiring an image of a pattern formed on a semiconductor exposure mask with a microscope and measuring a dimension of an arbitrary pattern from the obtained image. Means for obtaining the illumination intensity distribution, means for determining the position of the illumination intensity distribution to be used for measurement based on the obtained illumination intensity distribution, position of the illumination intensity distribution to be used for the measurement and the arbitrary pattern A dimension measuring apparatus comprising: means for relatively moving the image; means for acquiring an image of an arbitrary pattern at the position of the determined illumination intensity distribution; and means for measuring the dimension of the arbitrary pattern from the acquired image Provided.

本発明によれば、照明強度分布のずれに関係なく安定した測定値を出力でき、光源輝点の位置調整に要していた時間と労力を低減できる寸法測定方法、マスクの製造方法及び寸法測定装置が得られる。   According to the present invention, a stable measurement value can be output regardless of the deviation of the illumination intensity distribution, and the dimension measurement method, the mask manufacturing method, and the dimension measurement, which can reduce the time and labor required for adjusting the position of the light source bright spot. A device is obtained.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るフォトマスクの寸法測定装置を示す概略図である。この寸法測定装置は、光学顕微鏡１１と画像処理装置２１で構成されている。光学顕微鏡１１は、ステージ１２、光源（照明用ランプ）１３、コンデンサレンズ１４、対物レンズ１５及びカメラ１６等を備えている。上記ステージ１２は、パターンが形成されたフォトマスク１７を載置するためのもので、任意の位置に移動可能に構成されている。上記光源１３、コンデンサレンズ１４及び対物レンズ１５は、上記フォトマスク１７を照明し且つこのフォトマスク１７上のパターンを上記カメラ１６のイメージセンサ（撮像素子）上に結像するための光学部品である。カメラ１６は、イメージセンサ上に結像した画像の光電変換を行うことにより、上記フォトマスク１７に形成されたパターンの画像データを取得する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic view showing a photomask dimension measuring apparatus according to an embodiment of the present invention. This dimension measuring device is composed of an optical microscope 11 and an image processing device 21. The optical microscope 11 includes a stage 12, a light source (illumination lamp) 13, a condenser lens 14, an objective lens 15, a camera 16, and the like. The stage 12 is for placing a photomask 17 on which a pattern is formed, and is configured to be movable to an arbitrary position. The light source 13, the condenser lens 14, and the objective lens 15 are optical components that illuminate the photomask 17 and image a pattern on the photomask 17 on an image sensor (imaging device) of the camera 16. . The camera 16 acquires image data of the pattern formed on the photomask 17 by performing photoelectric conversion of the image formed on the image sensor.

一方、上記画像処理装置２１は、位置決定部２２、記憶部２３、入力部２４、演算部２５、制御部２６、測定部２７及び出力部２８等を含んで構成されている。上記位置決定部２２は、照明強度分布の測定に用いる位置を決定する。上記記憶部２３は、測定に用いる位置と画像の相対位置関係を記憶する。また、この記憶部２３には、寸法測定のために画像処理装置２１内の各部を制御するためのプログラム命令も記憶されている。上記入力部２４は、操作者がフォトマスク上の任意パターンの位置座標を入力するためのものである。上記演算部２５は、任意のパターンの位置座標に相対距離を加える演算を行う。上記制御部２６は、上記記憶部２３に記憶されているプログラム命令に従って画像処理装置２１内の各部を制御するとともに、任意の座標に上記ステージ１２を移動させる制御を行う。上記測定部２７は、カメラ１６にて測定位置の像強度プロファイルを取得して得た画像データから、予め定められたしきい値を用いて任意のパターンの寸法を測定する。上記出力部２８は、寸法測定結果を外部に出力するものである。   On the other hand, the image processing apparatus 21 includes a position determination unit 22, a storage unit 23, an input unit 24, a calculation unit 25, a control unit 26, a measurement unit 27, an output unit 28, and the like. The position determination unit 22 determines a position used for measurement of the illumination intensity distribution. The storage unit 23 stores a relative positional relationship between a position used for measurement and an image. The storage unit 23 also stores program instructions for controlling each unit in the image processing apparatus 21 for dimension measurement. The input unit 24 is for an operator to input position coordinates of an arbitrary pattern on the photomask. The calculation unit 25 performs a calculation of adding a relative distance to the position coordinates of an arbitrary pattern. The control unit 26 controls each unit in the image processing apparatus 21 in accordance with a program instruction stored in the storage unit 23 and performs control for moving the stage 12 to an arbitrary coordinate. The measurement unit 27 measures the size of an arbitrary pattern from image data obtained by acquiring the image intensity profile at the measurement position with the camera 16 using a predetermined threshold value. The output unit 28 outputs the dimension measurement result to the outside.

次に、本発明の実施形態に係る寸法測定方法について図２のフローチャートにより詳しく説明する。   Next, the dimension measuring method according to the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the flowchart of FIG.

まず、操作者が寸法測定の対象となるパターンが形成されたフォトマスク１７をステージ１２上にセットする（ＳＴＥＰ１）。   First, the operator sets a photomask 17 on which a pattern to be subjected to dimension measurement is formed on the stage 12 (STEP 1).

次に、上記ステージ１２を、上記フォトマスク１７における周囲の十分に広い範囲内に遮光膜が存在しない位置に移動させる（ＳＴＥＰ２）。測定対象のフォトマスク１７にそのような領域が存在しない場合は、ステージ１２上に他のフォトマスクを載せて移動させることで代用しても良い。   Next, the stage 12 is moved to a position where there is no light-shielding film within a sufficiently wide area around the photomask 17 (STEP 2). If such a region does not exist in the photomask 17 to be measured, another photomask may be placed on the stage 12 and moved.

移動後、カメラ１６にてフォトマスク１７の画像を取得し、このカメラ１６の各画素に対する光強度をプロットすることによって、図３に破線で示すようなほぼ同心円状の照明強度分布を取得する（ＳＴＥＰ３）。   After the movement, the camera 16 acquires an image of the photomask 17 and plots the light intensity for each pixel of the camera 16 to obtain a substantially concentric illumination intensity distribution as indicated by a broken line in FIG. (Step 3).

そして、得られた照明強度分布にて、隣接する画素との強度の差が最も小さくなる画素の位置を求める。イメージセンサの受光面に格子状に配置された画素で検出される光の強度分布は、所定の光強度の範囲に収まる画素をサンプリングしてプロットするとほぼ同心円状になる。該照明強度分布の中で、光強度が高く且つ隣接する画素間の光強度の差が小さい（平坦な）位置３１を求め、この平坦な位置３１を測定に用いるべき照明強度分布の位置として決定する（ＳＴＥＰ４）。上記平坦な位置３１を求める際には、例えばカメラ１６のイメージセンサにおける画素間の光強度のデータを微分する。そして、測定に用いるべき照明強度分布の位置３１と画像中心との相対位置関係を上記記憶部２３に記憶させる。   Then, in the obtained illumination intensity distribution, the position of the pixel having the smallest intensity difference with the adjacent pixel is obtained. The intensity distribution of the light detected by the pixels arranged in a grid pattern on the light receiving surface of the image sensor becomes substantially concentric when sampling and plotting pixels that fall within a predetermined light intensity range. In the illumination intensity distribution, a position 31 having a high light intensity and a small difference in light intensity between adjacent pixels (flat) is obtained, and this flat position 31 is determined as the position of the illumination intensity distribution to be used for measurement. (STEP 4). When obtaining the flat position 31, for example, data of light intensity between pixels in the image sensor of the camera 16 is differentiated. Then, the relative position relationship between the position 31 of the illumination intensity distribution to be used for measurement and the image center is stored in the storage unit 23.

次に、寸法測定装置の操作者は、入力部２４から測定対象のパターンの位置座標を入力する（ＳＴＥＰ５）。   Next, the operator of the dimension measuring apparatus inputs the position coordinates of the pattern to be measured from the input unit 24 (STEP 5).

引き続き、演算部２５で測定を行うパターンの座標に相対距離を加える計算を行い、制御部２５の制御で得られた座標にステージ１２を移動させることにより、測定対象のパターン３２を測定に用いる位置に移動させる（ＳＴＥＰ６）。これによって、図４に示すように、測定に用いるべき照明強度分布の位置３１と測定対象の任意のパターン３２（右下がりの斜線で示す）が重なった状態になる。   Subsequently, a calculation for adding a relative distance to the coordinates of the pattern to be measured by the calculation unit 25 is performed, and the stage 12 is moved to the coordinates obtained by the control of the control unit 25, whereby the position where the pattern 32 to be measured is used for measurement (STEP 6). As a result, as shown in FIG. 4, the position 31 of the illumination intensity distribution to be used for measurement and the arbitrary pattern 32 (indicated by a slanting line on the lower right) are overlapped.

ステージ１２の移動後、カメラ１６にてフォトマスク１７上に形成されたパターンの画像を取得し、測定位置を含み且つ測定方向に平行な直線上の像強度をプロットする。フォトマスク１７上のパターンが、図５に示すように遮光膜３３−１，３３−２で挟まれたスリット状の領域３４と仮定すると、破線３５に沿った方向の像強度プロファイルは図６に示すようになる。上記像強度プロファイルの極大値Ｐｍａｘを１００％、極小値Ｐｍｉｎを０％としたとき、例えばしきい値Ｐｔｈを５０％の位置に設定する。上記測定部２７により像強度プロファイル上にて像強度がしきい値Ｐｔｈに達する位置間の距離ΔＬによって寸法測定値を取得し、得られた寸法測定結果を出力部２８から外部に出力する（ＳＴＥＰ７）。   After the stage 12 is moved, an image of the pattern formed on the photomask 17 is acquired by the camera 16, and the image intensity on a straight line including the measurement position and parallel to the measurement direction is plotted. Assuming that the pattern on the photomask 17 is a slit-like region 34 sandwiched between the light shielding films 33-1 and 33-2 as shown in FIG. 5, the image intensity profile in the direction along the broken line 35 is shown in FIG. As shown. When the maximum value Pmax of the image intensity profile is 100% and the minimum value Pmin is 0%, for example, the threshold value Pth is set at a position of 50%. The measurement unit 27 acquires a dimension measurement value based on the distance ΔL between positions where the image intensity reaches the threshold value Pth on the image intensity profile, and outputs the obtained dimension measurement result to the outside from the output unit 28 (STEP 7 ).

続いて、他に測定パターンがあるか否か判定し（ＳＴＥＰ８）、ある場合はＳＴＥＰ５に戻り、他の測定パターンの位置座標を入力し、このＳＴＥＰ５からＳＴＥＰ８の動作を繰り返す。   Subsequently, it is determined whether or not there is another measurement pattern (STEP 8). If there is another measurement pattern, the process returns to STEP 5, the position coordinates of the other measurement pattern are input, and the operations from STEP 5 to STEP 8 are repeated.

そして、他に測定パターンがないと判定されると、操作者はフォトマスク１７をステージ１２より取り出し（ＳＴＥＰ９）、測定が終了する。   If it is determined that there is no other measurement pattern, the operator removes the photomask 17 from the stage 12 (STEP 9), and the measurement ends.

このような寸法測定方法及び寸法測定装置によれば、寸法測定前に予め光源１３の照明強度分布を測定し、照明強度分布が最も平坦な位置で測定を行うので、経時変化や寿命等により光源１３の輝点位置にずれが生じても、照明強度分布の中心を画像の中心と一致させることができる。よって、像強度プロファイルの極大値と極小値を経時変化の前後で実質的に等しくできる。このため、相対値によって決定されたしきい値が示す寸法測定値を一致させることができ、測定値のずれを防止できる。   According to such a dimension measuring method and dimension measuring apparatus, the illumination intensity distribution of the light source 13 is measured in advance before the dimension measurement, and the illumination intensity distribution is measured at the flatest position. Even if the 13 bright spot positions are displaced, the center of the illumination intensity distribution can be made coincident with the center of the image. Therefore, the maximum value and the minimum value of the image intensity profile can be made substantially equal before and after the change with time. For this reason, the dimension measurement value indicated by the threshold value determined by the relative value can be matched, and the deviation of the measurement value can be prevented.

従って、照明強度分布のずれに関係なく安定した測定値が得られ、光源輝点の位置調整に要していた時間と労力を低減できる。   Therefore, a stable measurement value can be obtained regardless of the deviation of the illumination intensity distribution, and the time and labor required for adjusting the position of the light source bright spot can be reduced.

すなわち、本発明の実施形態に係る寸法測定方法は、半導体露光用マスク上に形成されたパターンの画像を顕微鏡１１にて取得し、得られた画像から任意のパターンの寸法を測定する方法であって、上記顕微鏡１１の照明強度分布を取得するステップ（ＳＴＥＰ１，ＳＴＥＰ２，ＳＴＥＰ３）と、取得した上記照明強度分布に基づいて、測定に用いるべき照明強度分布の位置を決定するステップ（ＳＴＥＰ４）と、上記測定に用いるべき照明強度分布の位置と上記任意のパターンとを相対的に移動し、決定した照明強度分布の位置で任意のパターンの画像を取得するステップ（ＳＴＥＰ５，ＳＴＥＰ６）と、取得した画像から任意のパターンの寸法を測定するステップ（ＳＴＥＰ７）とを具備する。   That is, the dimension measuring method according to the embodiment of the present invention is a method of acquiring an image of a pattern formed on a semiconductor exposure mask with the microscope 11 and measuring the dimension of an arbitrary pattern from the obtained image. A step of acquiring the illumination intensity distribution of the microscope 11 (STEP1, STEP2, STEP3), a step of determining a position of the illumination intensity distribution to be used for measurement based on the acquired illumination intensity distribution (STEP4), A step of moving the position of the illumination intensity distribution to be used for the measurement and the arbitrary pattern relatively to acquire an image of the arbitrary pattern at the determined position of the illumination intensity distribution (STEP 5 and STEP 6), and the acquired image To measure the dimensions of an arbitrary pattern (STEP 7).

また、本発明の実施形態に係る寸法測定装置は、半導体露光用マスク上に形成されたパターンの画像を顕微鏡１１にて取得し、得られた画像から任意のパターンの寸法を測定する装置であって、上記顕微鏡１１の照明強度分布を取得する手段（カメラ１６）と、取得した上記照明強度分布に基づいて、測定に用いるべき照明強度分布の位置を決定する手段（位置決定部２２）と、上記測定に用いるべき照明強度分布の位置に上記任意のパターンを相対的に移動させる手段（ステージ１２、制御部２６）と、上記任意のパターンの画像を取得する手段（カメラ１６）と、取得した画像から任意のパターンの寸法を測定する手段（演算部２５、測定部２７）とを具備する。   The dimension measuring apparatus according to the embodiment of the present invention is an apparatus that acquires an image of a pattern formed on a semiconductor exposure mask with the microscope 11 and measures the dimension of an arbitrary pattern from the obtained image. Means for acquiring the illumination intensity distribution of the microscope 11 (camera 16), means for determining the position of the illumination intensity distribution to be used for measurement based on the acquired illumination intensity distribution (position determination unit 22), Means for relatively moving the arbitrary pattern to the position of the illumination intensity distribution to be used for the measurement (stage 12, control unit 26), means for acquiring the image of the arbitrary pattern (camera 16), and Means (arithmetic unit 25, measuring unit 27) for measuring the dimensions of an arbitrary pattern from an image.

なお、上記実施形態では、画像処理装置２１を専用のハードウェアで構成する場合を例にとって説明したが、例えばパーソナルコンピュータを用いてソフトウェアで実現することもできる。パーソナルコンピュータを用いる場合には、入力部２４がキーボードやマウス、記憶部２３がハードディスクや半導体メモリ、出力部２８がモニタやプリンタ等に対応する。また、位置決定部２２、制御部２６及び測定部２７はＣＰＵに対応し、演算部２５はＡＬＵに対応する。そして、プログラム命令を記憶部２３に記憶し、当該プログラム命令に従ってカメラ１６で取得した画像を処理することによりマスクパターンの寸法を測定する。   In the above embodiment, the case where the image processing apparatus 21 is configured by dedicated hardware has been described as an example. However, for example, the image processing apparatus 21 may be realized by software using a personal computer. In the case of using a personal computer, the input unit 24 corresponds to a keyboard or a mouse, the storage unit 23 corresponds to a hard disk or a semiconductor memory, and the output unit 28 corresponds to a monitor, a printer, or the like. The position determination unit 22, the control unit 26, and the measurement unit 27 correspond to the CPU, and the calculation unit 25 corresponds to the ALU. Then, the program command is stored in the storage unit 23, and the dimension of the mask pattern is measured by processing the image acquired by the camera 16 according to the program command.

上記パーソナルコンピュータに実行させるプログラム命令は、図８のフローチャートに示すように、顕微鏡１１の照明強度分布を取得するステップ（ＳＴＥＰ１１）と、取得した上記照明強度分布に基づいて測定に用いる位置を決定するステップ（ＳＴＥＰ１２）と、半導体露光用マスク上に形成された任意のパターンを上記測定に用いる位置に移動するステップ（ＳＴＥＰ１３）と、上記顕微鏡１１で画像を取得するステップ（ＳＴＥＰ１４）と、取得した画像から任意のパターンの寸法を測定するステップ（ＳＴＥＰ１５）とを具備する。   As shown in the flowchart of FIG. 8, the program command to be executed by the personal computer determines the step of acquiring the illumination intensity distribution of the microscope 11 (STEP 11) and the position used for the measurement based on the acquired illumination intensity distribution. A step (STEP 12), a step (STEP 13) of moving an arbitrary pattern formed on the semiconductor exposure mask to a position used for the measurement, a step of acquiring an image with the microscope 11 (STEP 14), and the acquired image. To measuring a dimension of an arbitrary pattern (STEP 15).

このようなプログラム命令をコンピュータ読み取り可能記録媒体に記録し、この記録媒体のプログラム命令を上記記憶部２３に記憶させることで、パーソナルコンピュータを画像処理装置２１として利用することができる。   By recording such program instructions on a computer-readable recording medium and storing the program instructions of this recording medium in the storage unit 23, a personal computer can be used as the image processing apparatus 21.

また、上述した寸法測定方法及び寸法測定装置は、半導体装置の製造工程におけるフォトマスクの製造に適用できる。本実施形態に係るマスクの製造方法は、上記マスクパターンの寸法測定方法及び寸法測定装置を用いるマスクを製造する方法であって、図９のフローチャートに示すように、半導体露光用マスク上にパターンを形成する工程（ＳＴＥＰ２０）と、上記顕微鏡１１の照明強度分布を取得する工程（ＳＴＥＰ２１，ＳＴＥＰ２２，ＳＴＥＰ２３）と、取得した上記照明強度分布に基づいて、測定に用いるべき照明強度分布の位置を決定する工程（ＳＴＥＰ２４）と、上記測定に用いるべき照明強度分布の位置と上記任意のパターンとを相対的に移動し、決定した照明強度分布の位置で任意のパターンの画像を取得する工程（ＳＴＥＰ２５，ＳＴＥＰ２６）と、取得した上記画像から上記任意のパターンの寸法を測定する工程（ＳＴＥＰ２７）と、上記寸法測定結果に基づいて、上記半導体露光用マスク上に形成されるパターンの設計データを補正する工程（ＳＴＥＰ２８，ＳＴＥＰ２９）とを具備する。あるいは上記寸法測定結果に基づいて、上記半導体露光用マスク上に形成されているパターンを修正しても良い。   Further, the above-described dimension measuring method and dimension measuring apparatus can be applied to the manufacture of a photomask in the semiconductor device manufacturing process. The mask manufacturing method according to this embodiment is a mask manufacturing method using the mask pattern dimension measuring method and the dimension measuring apparatus described above. As shown in the flowchart of FIG. 9, a pattern is formed on the semiconductor exposure mask. The step of forming (STEP 20), the step of acquiring the illumination intensity distribution of the microscope 11 (STEP 21, STEP 22, STEP 23), and the position of the illumination intensity distribution to be used for measurement are determined based on the acquired illumination intensity distribution. The step (STEP 24) and the step of relatively moving the position of the illumination intensity distribution to be used for the measurement and the arbitrary pattern to acquire an image of the arbitrary pattern at the determined position of the illumination intensity distribution (STEP 25, STEP 26) ) And measuring the dimensions of the arbitrary pattern from the acquired image (STEP 27), Based on the serial dimension measurements, comprising a step (STEP 28, STEP 29) for correcting the design data of the pattern formed on the semiconductor exposure mask. Alternatively, the pattern formed on the semiconductor exposure mask may be corrected based on the dimension measurement result.

その後、フォトマスクをステージから取り出し（ＳＴＥＰ３０）、パターニングの対象となる半導体基板、絶縁膜、金属膜あるいはポリシリコン層にフォトレジストを塗布し（ＳＴＥＰ３１）、このフォトマスクを用いて露光を行い、現像してレジストパターンを形成する（ＳＴＥＰ３２）。そして、上記レジストパターンをマスクに用いてパターニング対象をエッチングする。   Thereafter, the photomask is taken out of the stage (STEP 30), a photoresist is applied to the semiconductor substrate, insulating film, metal film or polysilicon layer to be patterned (STEP 31), and exposure is performed using this photomask. Then, a resist pattern is formed (STEP 32). Then, the patterning object is etched using the resist pattern as a mask.

次に、上述した各実施形態の変形例について説明する。   Next, modified examples of the above-described embodiments will be described.

図２に示したフローチャートにおけるＳＴＥＰ４にて測定に用いる位置を決定した後、該測定に用いる位置と画像中心が一致するように光源１３を移動させることにより、ＳＴＥＰ６にて測定を行うパターンの座標に該相対距離を加えた座標の代わりに、ＳＴＥＰ５にて入力された座標をそのまま用いることも可能である。   After the position used for measurement is determined in STEP 4 in the flowchart shown in FIG. 2, the light source 13 is moved so that the position used for the measurement and the image center coincide with each other, so that the coordinates of the pattern to be measured in STEP 6 are obtained. The coordinates input in STEP 5 can be used as they are instead of the coordinates to which the relative distance is added.

また、上記ＳＴＥＰ４にて、照明強度分布の最も平坦な位置を測定に用いる位置に決定したが、該照明強度分布の最大強度を示す画素の位置を測定に用いる位置として決定することも可能である。   In STEP 4, the flattened position of the illumination intensity distribution is determined as the position used for the measurement. However, the position of the pixel indicating the maximum intensity of the illumination intensity distribution can also be determined as the position used for the measurement. .

更に、上記実施形態では、フォトマスクを例にとって示したが、電子線露光用マスクなど、半導体露光用マスク全般に適用することが可能である。   Furthermore, although the photomask has been described as an example in the above embodiment, the present invention can be applied to general semiconductor exposure masks such as an electron beam exposure mask.

上述したように、本発明の一つの側面によれば、照明強度分布のずれに関係なく安定した測定値を出力でき、光源輝点の位置調整に要していた多大な時間と労力を低減できる寸法測定方法、マスクの製造方法及び寸法測定装置が得られる。   As described above, according to one aspect of the present invention, a stable measurement value can be output regardless of the deviation of the illumination intensity distribution, and a great amount of time and labor required for position adjustment of the light source bright spot can be reduced. A dimension measuring method, a mask manufacturing method, and a dimension measuring apparatus are obtained.

以上実施形態を用いて本発明の説明を行ったが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題の少なくとも一つが解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果の少なくとも一つが得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。   Although the present invention has been described above using the embodiment, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Further, the above embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements. For example, even if some constituent elements are deleted from all the constituent elements shown in the embodiment, at least one of the problems described in the column of the problem to be solved by the invention can be solved, and is described in the column of the effect of the invention. In a case where at least one of the effects obtained is obtained, a configuration from which this configuration requirement is deleted can be extracted as an invention.

本発明の実施形態に係るフォトマスクの寸法測定装置を示す概略図。1 is a schematic view showing a photomask dimension measuring apparatus according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るフォトマスクの寸法測定方法を示すフローチャート。5 is a flowchart showing a photomask dimension measuring method according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るフォトマスクの寸法測定方法について説明するためのもので、フォトマスクにおけるステージの移動位置について説明するための図。The figure for demonstrating the dimension measuring method of the photomask which concerns on embodiment of this invention, and explaining the movement position of the stage in a photomask. 本発明の実施形態に係るフォトマスクの寸法測定方法について説明するためのもので、取得した照明強度分布について説明するための図。The figure for demonstrating the dimension measurement method of the photomask which concerns on embodiment of this invention, and explaining the acquired illumination intensity distribution. フォトマスク上のパターン例を示す平面図。The top view which shows the example of a pattern on a photomask. カメラで取得した像強度プロファイルを示す図。The figure which shows the image intensity profile acquired with the camera. 本発明の実施形態に係るコンピュータ読み取り可能記録媒体について説明するためのもので、パーソナルコンピュータに実行させるプログラム命令の一例を示すフローチャート。The flowchart which shows an example of the program command which is for demonstrating the computer-readable recording medium which concerns on embodiment of this invention, and is executed by a personal computer. 本発明の実施形態に係るマスクの製造方法について説明するためのフローチャート。The flowchart for demonstrating the manufacturing method of the mask which concerns on embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１１…光学顕微鏡、１２…ステージ、１３…光源（照明用ランプ）、１４…コンデンサレンズ、１５…対物レンズ、１６…カメラ、１７…フォトマスク、２１…画像処理装置（パーソナルコンピュータ）、２２…位置決定部、２３…記憶部、２４…入力部、２５…演算部、２６…制御部、２７…測定部、２８…出力部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Optical microscope, 12 ... Stage, 13 ... Light source (lamp for illumination), 14 ... Condenser lens, 15 ... Objective lens, 16 ... Camera, 17 ... Photomask, 21 ... Image processing apparatus (personal computer), 22 ... Position Determination unit, 23 ... storage unit, 24 ... input unit, 25 ... calculation unit, 26 ... control unit, 27 ... measurement unit, 28 ... output unit.

Claims (5)

半導体露光用マスク上に形成されたパターンの画像を顕微鏡にて取得し、得られた画像から任意のパターンの寸法を測定する方法であって、
前記顕微鏡の照明強度分布を取得するステップと、
取得した前記照明強度分布に基づいて、測定に用いるべき照明強度分布の位置を決定するステップと、
前記測定に用いるべき照明強度分布の位置と前記任意のパターンとを相対的に移動し、決定した照明強度分布の位置で任意のパターンの画像を取得するステップと、
取得した画像から任意のパターンの寸法を測定するステップと
を具備することを特徴とする寸法測定方法。 A method for obtaining an image of a pattern formed on a mask for semiconductor exposure with a microscope and measuring a dimension of an arbitrary pattern from the obtained image,
Obtaining an illumination intensity distribution of the microscope;
Determining the position of the illumination intensity distribution to be used for measurement based on the acquired illumination intensity distribution;
Relatively moving the position of the illumination intensity distribution to be used for the measurement and the arbitrary pattern, and obtaining an image of the arbitrary pattern at the determined position of the illumination intensity distribution;
Measuring the dimensions of an arbitrary pattern from the acquired image. 前記測定に用いるべき照明強度分布の位置は、前記顕微鏡における同心円状の照明強度分布の中心を含む位置であることを特徴とする請求項１に記載の寸法測定方法。   2. The dimension measuring method according to claim 1, wherein a position of the illumination intensity distribution to be used for the measurement is a position including a center of a concentric illumination intensity distribution in the microscope. 前記相対移動は、入力された前記任意パターンの位置座標に、測定に用いるべき照明強度分布の位置の相対距離を加えて算出されることを特徴とする請求項１に記載の寸法測定方法。   The dimension measurement method according to claim 1, wherein the relative movement is calculated by adding a relative distance of a position of an illumination intensity distribution to be used for measurement to the input position coordinates of the arbitrary pattern. 半導体露光用マスク上にパターンを形成する工程と、
前記半導体露光用マスク上に形成されたパターンの画像を顕微鏡にて取得する工程と、
前記顕微鏡の照明強度分布を取得する工程と、
取得した前記照明強度分布に基づいて、測定に用いるべき照明強度分布の位置を決定する工程と、
前記測定に用いるべき照明強度分布の位置と前記任意のパターンとを相対的に移動し、決定した照明強度分布の位置で任意のパターンの画像を取得する工程と、
取得した前記画像から前記任意のパターンの寸法を測定する工程と、
前記寸法測定結果に基づいて、前記半導体露光用マスク上に形成する、または前記半導体露光用マスク上に形成しているパターンを修正する工程と
を具備することを特徴とするマスクの製造方法。 Forming a pattern on a semiconductor exposure mask;
Obtaining an image of the pattern formed on the semiconductor exposure mask with a microscope; and
Obtaining an illumination intensity distribution of the microscope;
Determining the position of the illumination intensity distribution to be used for measurement based on the acquired illumination intensity distribution;
Relatively moving the position of the illumination intensity distribution to be used for the measurement and the arbitrary pattern, and obtaining an image of the arbitrary pattern at the determined position of the illumination intensity distribution;
Measuring the dimensions of the arbitrary pattern from the acquired image;
And a step of correcting a pattern formed on the semiconductor exposure mask or a pattern formed on the semiconductor exposure mask based on the dimension measurement result. 半導体露光用マスク上に形成されたパターンの画像を顕微鏡にて取得し、得られた画像から任意のパターンの寸法を測定する装置であって、
前記顕微鏡の照明強度分布を取得する手段と、
取得した前記照明強度分布に基づいて、測定に用いるべき照明強度分布の位置を決定する手段と、
前記測定に用いるべき照明強度分布の位置と前記任意のパターンを相対的に移動させる手段と、
前記決定した照明強度分布の位置で任意のパターンの画像を取得する手段と、
取得した画像から任意のパターンの寸法を測定する手段と
を具備することを特徴とする寸法測定装置。 An apparatus for acquiring an image of a pattern formed on a semiconductor exposure mask with a microscope and measuring a dimension of an arbitrary pattern from the obtained image,
Means for obtaining the illumination intensity distribution of the microscope;
Means for determining the position of the illumination intensity distribution to be used for measurement based on the acquired illumination intensity distribution;
Means for relatively moving the position of the illumination intensity distribution to be used for the measurement and the arbitrary pattern;
Means for acquiring an image of an arbitrary pattern at the position of the determined illumination intensity distribution;
And a means for measuring a dimension of an arbitrary pattern from the acquired image.
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