TW201944062A - 圖案檢查方法及圖案檢查裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明係關於圖案檢查方法及圖案檢查裝置。
本發明的一樣態之圖案檢查裝置，係對形成圖案的基板照射電子束；取得圖案的2次電子像即檢查畫像；將檢查畫像之第1閾值與所定偵測寬度的一半的差以下的像素值，與第1閾值與前述所定偵測寬度的一半的和以上的像素值作為未處理；取得將第1閾值與所定偵測寬度的一半的差以下的像素值，與第1閾值與所定偵測寬度的一半的和以上的像素值作為未處理的檢查畫像，與檢查畫像的參照畫像的差分畫像；依據差分畫像進行檢查。
本發明的一樣態之圖案檢查裝置，係對形成圖案的基板照射電子束；取得圖案的2次電子像即檢查畫像；將檢查畫像之第1閾值與所定偵測寬度的一半的差以下的像素值，與第1閾值與前述所定偵測寬度的一半的和以上的像素值作為未處理；取得將第1閾值與所定偵測寬度的一半的差以下的像素值，與第1閾值與所定偵測寬度的一半的和以上的像素值作為未處理的檢查畫像，與檢查畫像的參照畫像的差分畫像；依據差分畫像進行檢查。
Description
本發明係關於圖案檢查方法及圖案檢查裝置。
近年來，伴隨大型積體電路(LSI)的高積體化及大容量化，半導體元件所要求的電路線寬逐漸變窄。該等半導體元件係使用形成電路圖案之原畫圖案(也稱為遮罩或光罩，以下，總稱為遮罩)，利用所謂稱為步進機的縮小投影曝光裝置，將圖案曝光轉印至晶圓上來進行電路形成，藉此製造。
然後，對於耗費莫大製造成本之LSI的製造來說，不能欠缺良率的提升。但是，如1GB級的DRAM(隨機存取記憶體)所代表，構成LSI的圖案欲從次微米成為奈米的位階。近年來，伴隨形成於半導體晶圓上之LSI圖案的尺寸的細微化，必須作為圖案缺陷來檢測出的尺寸也變成極小。因此，需要檢查轉印至半導體晶圓上之超細微圖案的缺陷的圖案檢查裝置的高精度化。此外，作為讓良率降低的較大要因之一，可舉出在利用光微影技術將超細微圖案曝光、轉印至半導體晶圓上時所使用之遮罩的圖案缺陷。因此，需要檢查LSI製造所使用之轉印用製造的缺陷的圖案檢查裝置的高精度化。
作為檢査手法，公知有藉由比較使用放大光學系，將形成於半導體晶圓及微影遮罩等的試料上之圖案以所定倍率作攝像的光學畫像，與對設計資料或試料上的相同圖案作攝像的光學畫像，來進行檢查的方法。例如，作為圖案檢查方法，有比較對相同遮罩上的不同處之相同圖案作攝像的光學畫像資料彼此的「die to die(晶粒-晶粒)檢査」、及將圖案設計之CAD資料，轉換成於遮罩描繪圖案時描繪裝置用以輸入的裝置輸入格式的描繪資料(設計圖案資料)，並輸入至檢査裝置，以此為基準來產生設計畫像資料(參照畫像)，並比較其與對圖案作攝像之測定資料的光學畫像的「die to database(晶粒-資料庫)檢査」。相關檢查裝置之檢查方法中，檢查對象基板被載置於工作台上，藉由移動工作台，光束掃描於試料上，進行檢查。於檢查對象基板，藉由光源及照明光學系來照射光束。將透射或反射檢查對象基板的光線透過光學系，成像於感測器上。以感測器攝像的畫像係作為測定資料，被送至比較電路。在比較電路中，在畫像彼此的對位之後，遵從適當的運算來比較測定資料與參照資料，在不一致時，則判定為有圖案缺陷。
在上述的圖案檢查裝置中，藉由將雷射光照射至檢查對象基板，並對該透射像或反射像進行攝像，取得光學畫像。相對於此，將以相同間距排列於直線上的光束列被排列複數列之陣列排列的複數電子束所構成的多光束，照射至檢查對象基板，檢測出與從檢查對象基板放出之各光束對應的2次電子，以取得圖案像的檢查裝置的開始也有所進展。在使用包含相關多光束之電子束的圖案檢查裝置中，對應檢查對象基板的各小區域進行掃描，檢測出2次電子。
然後，對於耗費莫大製造成本之LSI的製造來說，不能欠缺良率的提升。但是，如1GB級的DRAM(隨機存取記憶體)所代表，構成LSI的圖案欲從次微米成為奈米的位階。近年來，伴隨形成於半導體晶圓上之LSI圖案的尺寸的細微化，必須作為圖案缺陷來檢測出的尺寸也變成極小。因此，需要檢查轉印至半導體晶圓上之超細微圖案的缺陷的圖案檢查裝置的高精度化。此外，作為讓良率降低的較大要因之一，可舉出在利用光微影技術將超細微圖案曝光、轉印至半導體晶圓上時所使用之遮罩的圖案缺陷。因此，需要檢查LSI製造所使用之轉印用製造的缺陷的圖案檢查裝置的高精度化。
作為檢査手法，公知有藉由比較使用放大光學系，將形成於半導體晶圓及微影遮罩等的試料上之圖案以所定倍率作攝像的光學畫像，與對設計資料或試料上的相同圖案作攝像的光學畫像，來進行檢查的方法。例如，作為圖案檢查方法，有比較對相同遮罩上的不同處之相同圖案作攝像的光學畫像資料彼此的「die to die(晶粒-晶粒)檢査」、及將圖案設計之CAD資料，轉換成於遮罩描繪圖案時描繪裝置用以輸入的裝置輸入格式的描繪資料(設計圖案資料)，並輸入至檢査裝置，以此為基準來產生設計畫像資料(參照畫像)，並比較其與對圖案作攝像之測定資料的光學畫像的「die to database(晶粒-資料庫)檢査」。相關檢查裝置之檢查方法中，檢查對象基板被載置於工作台上，藉由移動工作台，光束掃描於試料上，進行檢查。於檢查對象基板，藉由光源及照明光學系來照射光束。將透射或反射檢查對象基板的光線透過光學系，成像於感測器上。以感測器攝像的畫像係作為測定資料，被送至比較電路。在比較電路中，在畫像彼此的對位之後，遵從適當的運算來比較測定資料與參照資料，在不一致時，則判定為有圖案缺陷。
在上述的圖案檢查裝置中，藉由將雷射光照射至檢查對象基板，並對該透射像或反射像進行攝像，取得光學畫像。相對於此，將以相同間距排列於直線上的光束列被排列複數列之陣列排列的複數電子束所構成的多光束，照射至檢查對象基板，檢測出與從檢查對象基板放出之各光束對應的2次電子，以取得圖案像的檢查裝置的開始也有所進展。在使用包含相關多光束之電子束的圖案檢查裝置中，對應檢查對象基板的各小區域進行掃描，檢測出2次電子。
本發明的一樣態，係提供可抑制缺陷之錯誤偵測的圖案檢查方法及圖案檢查裝置。
本發明的一樣態之圖案檢查方法，係對形成圖案的基板照射電子束；取得圖案的2次電子像即檢查畫像；將檢查畫像之第1閾值與所定偵測寬度的一半的差以下的像素值，與第1閾值與前述所定偵測寬度的一半的和以上的像素值作為未處理；取得將第1閾值與所定偵測寬度的一半的差以下的像素值，與第1閾值與所定偵測寬度的一半的和以上的像素值作為未處理的檢查畫像，與檢查畫像的參照畫像的差分畫像；依據差分畫像進行檢查。
本發明的一樣態之圖案檢查裝置，係具備：照射部，係對形成圖案的基板照射電子束；畫像取得機構，係取得圖案的2次電子像即檢查畫像；像素值加工電路，係將檢查畫像之第1閾值與所定偵測寬度的一半的差以下的像素值，與第1閾值與所定偵測寬度的一半的和以上的像素值作為未處理；差分畫像取得電路，係取得將第1閾值與所定偵測寬度的一半的差以下的像素值，與第1閾值與所定偵測寬度的一半的和以上的像素值作為未處理的檢查畫像，與檢查畫像的參照畫像的差分畫像；及差分畫像檢查電路，係依據差分畫像進行檢查。
本發明的一樣態之圖案檢查方法，係對形成圖案的基板照射電子束；取得圖案的2次電子像即檢查畫像；將檢查畫像之第1閾值與所定偵測寬度的一半的差以下的像素值，與第1閾值與前述所定偵測寬度的一半的和以上的像素值作為未處理；取得將第1閾值與所定偵測寬度的一半的差以下的像素值，與第1閾值與所定偵測寬度的一半的和以上的像素值作為未處理的檢查畫像，與檢查畫像的參照畫像的差分畫像；依據差分畫像進行檢查。
本發明的一樣態之圖案檢查裝置，係具備：照射部，係對形成圖案的基板照射電子束；畫像取得機構，係取得圖案的2次電子像即檢查畫像；像素值加工電路，係將檢查畫像之第1閾值與所定偵測寬度的一半的差以下的像素值，與第1閾值與所定偵測寬度的一半的和以上的像素值作為未處理；差分畫像取得電路，係取得將第1閾值與所定偵測寬度的一半的差以下的像素值，與第1閾值與所定偵測寬度的一半的和以上的像素值作為未處理的檢查畫像，與檢查畫像的參照畫像的差分畫像；及差分畫像檢查電路，係依據差分畫像進行檢查。
以下，針對本發明的實施形態，一邊參照圖面一邊進行說明。
(實施形態)
本實施形態的圖案檢查方法，係對形成圖案的基板照射電子束；取得圖案的2次電子像即檢查畫像；將檢查畫像之第1閾值與所定偵測寬度的一半的差以下的像素值，與第1閾值與前述所定偵測寬度的一半的和以上的像素值作為未處理；取得將第1閾值與所定偵測寬度的一半的差以下的像素值，與第1閾值與所定偵測寬度的一半的和以上的像素值作為未處理的檢查畫像，與檢查畫像的參照畫像的差分畫像；依據差分畫像進行檢查。
本實施形態的圖案檢查裝置，係具備：對形成圖案的基板照射電子束的照射部、取得圖案的2次電子像即檢查畫像的畫像取得機構、將檢查畫像之第1閾值與所定偵測寬度的一半的差以下的像素值，與第1閾值與所定偵測寬度的一半的和以上的像素值作為未處理的像素值加工電路、取得將第1閾值與所定偵測寬度的一半的差以下的像素值，與第1閾值與所定偵測寬度的一半的和以上的像素值作為未處理的檢查畫像，與檢查畫像的參照畫像的差分畫像的差分畫像取得電路、及依據差分畫像進行檢查的差分畫像檢查電路。
圖1係揭示本實施形態之圖案檢查裝置的構造的構造圖。於圖1中，檢查形成於基板之圖案的檢查裝置100係荷電粒子束檢查裝置之一例。電子束係荷電粒子束之一例。檢查裝置100係具備電子光學畫像取得機構(畫像取得機構)150及控制系電路160(控制部)。電子光學畫像取得機構150係具備電子束柱筒102(電子鏡筒)、檢查室103、檢測電路106、條帶圖案記憶體123、工作台驅動機構142、及雷射測距系統122。於電子束柱筒102內，配置電子槍(照射部之一例)201、照明透鏡202、成形孔徑陣列基板203、縮小透鏡205、限制孔徑基板206、物透鏡207、主偏轉器208、副偏轉器209、共通清除偏轉器(Common blanking deflector)212、束分離器214、投影透鏡224、226、偏轉器228、及多檢測器222。
於檢查室103內，配置至少可移動於XY平面上的XY工作台105。於XY工作台105上，配置形成作為檢查對象之晶片圖案的基板101。於基板101包含曝光用遮罩及矽晶圓等的半導體基板。基板101係例如將圖案形成面朝向上側，配置於XY工作台105。又，於XY工作台105上，配置有反射從配置於檢查室103之外部的雷射測距系統122照射之雷射測距用的雷射光的鏡片216。多檢測器222係在電子束柱筒102的外部連接於檢測電路106。檢測電路106連接於條帶圖案記憶體123。
在控制系電路160中，作為電腦的控制計算機110透過匯流排120，連接於位置電路107、比較電路108、展開電路111、參照電路112、工作台控制電路114、透鏡控制電路124、清除控制電路126、偏轉控制電路128、閾值保存部130、像素值加工電路132、差分畫像取得電路134、像素值總和計算電路136、閾值變化電路138、像素值轉換電路140、差分畫像檢查電路144、磁碟裝置等的記憶裝置109、監視器117、記憶體118、印表機119。又，條帶圖案記憶體123連接於比較電路108。又，XY工作台105係在工作台控制電路114的控制下，藉由驅動機構142驅動。在驅動機構142中，構成例如往X方向、Y方向、θ方向驅動之3軸(X-Y-θ)的馬達之驅動系，XY工作台105可移動。該等未圖示的X馬達、Y馬達、θ馬達係例如可使用步進馬達。XY工作台105可藉由XYθ各軸的馬達，往水平方向及旋轉方向移動。然後，XY工作台105的移動位置係藉由雷射測距系統122測定，並供給給位置電路107。雷射測距系統122係藉由對來自鏡片216的反射光進行受光，以雷射干涉測量的原理，對XY工作台105的位置進行測距。
於電子槍201，連接未圖示的高壓電源電路，藉由對電子槍201內之未圖示的燈絲與萃取電極間之來自高壓電源電路的加速電壓的施加，並且所定萃取電極之電壓的施加與所定溫度之陰極(燈絲)的加熱，讓從陰極放出的電子群加速，成為電子束放出。照明透鏡202、縮小透鏡205、物透鏡207、及投影透鏡224、226係例如使用電磁透鏡，一併藉由透鏡控制電路124控制。又，束分離器214也藉由透鏡控制電路124控制。共通清除偏轉器212、及偏轉器228係分別藉由至少兩極的電極群所構成，藉由清除控制電路126控制。主偏轉器208、及副偏轉器209係分別藉由至少4極的電極群所構成，藉由偏轉控制電路128控制。
基板101是形成複數晶片(晶粒)的半導體晶圓的狀況中，相關之晶片(晶粒)的圖案的圖案資料從檢查裝置100的外部輸入，並儲存於記憶裝置109。基板101是曝光用遮罩的狀況中，於相關曝光用遮罩形成遮罩圖案之基準的設計圖案資料從檢查裝置100的外部輸入，並儲存於記憶裝置109。
在此，在圖1中，針對說明實施形態1所需之構造進行記載。對於檢查裝置100來說，通常當然包含必要之其他構造亦可。
圖2係揭示實施形態1之成形孔徑陣列構件的構造的概念圖。於圖2中，於成形孔徑陣列基板203，2維狀(行列狀)的橫(X方向)N列×縱(y方向)N’段(N為2以上的整數，N’為1以上的整數)的孔洞(開口部)22以所定排列間距L形成於x、y方向(x：第1方向，y：第2方向)。再者，多光束的縮小倍率為a倍(將多光束徑縮小成1/a並照射至基板101時)，將在基板101上之對於x、y方向的多光束之束間間距設為p時，排列間距L成為L=(a×p)的關係。在圖2的範例中，揭示形成N=5、N’=5之5×5條多光束形成用的孔洞22的狀況。接者，針對檢查裝置100之電子光學畫像取得機構150的動作進行說明。
圖3係用以說明實施形態1之檢查裝置內的光束之軌道的圖。從電子槍201(放出源)放出的電子束200係藉由照明透鏡202幾近垂直地照明成形孔徑陣列基板203整體。於成形孔徑陣列基板203，如圖2所示，形成矩形之複數孔洞22(開口部)，電子束200係照明包含所有複數孔洞22的區域。藉由照射至複數孔洞22的位置之電子束200的各一部分，分別通過相關成形孔徑陣列基板203的複數孔洞22，形成例如矩形或圓形之複數電子束(多光束)(複數電子束) 20a～20d(圖1及圖3的實線)。
所形成的多光束20a～20d係之後形成交越點(C.O.)，通過配置於多光束20之交越點位置的束分離器214之後，藉由縮小透鏡205縮小，朝向形成於限制孔徑基板206之中心的孔洞前進。在此，藉由配置於成形孔徑陣列基板203與縮小透鏡205之間的共通清除偏轉器212，多光束20a～20d整體總括偏轉時，該偏轉的多光束20a～20d整體位置從限制孔徑基板206的中心的孔洞偏離，被限制孔徑基板206遮蔽。另一方面，未藉由共通清除偏轉器212偏轉的多光束20a～20d整體如圖1所示，通過限制孔徑基板206的中心的孔洞。藉由相關共通清除偏轉器212的ON/OFF，進行清除(Blanking)控制，總括控制光束的ON/OFF。如此，限制孔徑基板206係遮蔽以藉由共通清除偏轉器212成為光束OFF的狀態之方式偏轉的多光束20a～20d整體。然後，藉由成為光束ON到成為光束OFF為止所形成之通過限制孔徑基板206的光束群，形成多光束20a～20d。通過限制孔徑基板206的多光束20a～20d係藉由物透鏡207對焦，成為所希望之縮小率的圖案像(光束徑)，藉由主偏轉器208及副偏轉器209，通過限制孔徑基板206之多光束20整體往同方向總括偏轉，照射至各光束的基板101上的各照射位置。於相關狀況中，藉由主偏轉器208，以分別照射各光束掃描之後述的單位檢查區域的基準位置之方式總括偏轉多光束20整體，並且以追隨XY工作台105的移動之方式進行循軌偏轉。然後，藉由副偏轉器209，以各光束掃描分別對應之單位檢查區域內的N×N’個的子區域(後述之光柵29)之方式總括偏轉多光束20整體。一度照射的多光束20係理想來說以將成形孔徑陣列基板203之複數孔洞22的排列間距L(=ap)乘以上述之所希望之縮小率(1/a)的間距並排。如此，電子束柱筒102係一次將2維狀的N×N’條的多光束20照射至基板101。起因於多光束20照射至基板101之所希望的位置，從基板101會放出與多光束20的各光束對應的2次電子的束(多2次電子300)(圖1及圖3的虛線)。
從基板101放出的多2次電子300係藉由物透鏡207，往多2次電子300的中心側曲折，朝向形成於限制孔徑基板206之中心的孔洞前進。通過限制孔徑基板206的多2次電子300係藉由縮小透鏡205與光軸幾乎平行地曲折，前進至束分離器214。
在此，束分離器214係於與多光束20前進的方向(方向)正交的面上，產生於正交電場與磁場的方向。電場係無關於電子的進行方向，作用於相同方向。相對於此，磁場係遵從弗萊明左手定則作用。因此，可藉由電子的侵入方向，讓作用電子之力的方向變化。從上側侵入束分離器214的多光束20(1次電子束)，電場所致之力與磁場所致之力相互抵銷，多光束20直進至下方。相對於此，於從下側侵入束分離器214的多2次電子300，電場所致之力與磁場所致之力都作用於相同方向，多2次電子300往傾斜上方彎曲。
往傾斜上方彎曲的多2次電子300係藉由投影透鏡224、226，一邊曲折一邊投影至多檢測器222。多檢測器222係檢測出被投影的多2次電子300。多檢測器222具有未圖示之二極體型的2維感測器。然後，於對應多光束20的各光束之二極體型的2維感測器位置中，多2次電子300的各2次電子與二極體型的2維感測器衝突，產生電子，對應後述之各像素生成2次電子畫像資料。在多檢測器222未檢測出多2次電子300時，利用以偏轉器228讓多2次電子300清除偏轉，讓多2次電子300不會到達受光面即可。
圖4係揭示實施形態之圖案檢查方法的流程圖。
首先，於XY工作台105上，載置形成作為檢查對象之形成圖案的基板101(S12)。
接著，使XY工作台105往X方向、X方向的相反方向、Y方向、或Y方向的相反方向移動(S14)。
接著，將以複數電子束構成的多光束照射至基板101(S16)。
接著，取得從圖案產生的2次電子像即檢查畫像(S18)。
接著，使用像素值加工電路132，將檢查畫像之第1閾值與所定偵測寬度之一半的差亦即(第1閾值-1/2(所定偵測寬度))以下的像素值，與第1閾值與所定偵測寬度之一半的和亦即(第1閾值+1/2(所定偵測寬度))以上的像素值作為未處理。換句話說，將檢查畫像的所定像素值作為未處理(S20)。在此，第1閾值與所定偵測寬度被保存於閾值保存部130。
作為將像素值作為未處理的方法，可舉出例如將像素值設為「無」的方法，與將像素值設為「0」的方法。將像素值設為「0」的方法係有像素值是否真的是「0」，又或為了作為未處理而成為「0」並不明確的問題點。相對於此，將像素值設為「無」的方法，係為了將像素值作為未處理而設為「無」，之後觀察像素值即明確可知。於該觀點中，將像素值設為「無」的方法為佳。
接著，取得參照畫像(S22)。作為參照畫像之取得方法的一例，展開電路111係從記憶裝置109透過控制計算機110讀取出描繪資料或曝光圖像資料，將被所讀出之描繪資料或曝光圖像資料界定的各圖框區域的各圖形圖案轉換成多值的圖像資料。該圖像資料被送至參照電路112。
描繪資料或曝光圖像資料所界定之圖形，係例如將長方形或三角形設為基本圖形者，例如，以圖形的基準位置之座標(x，y)、邊的長度、區別長方形或三角形等之圖形種類的識別子之圖形碼等資訊，儲存界定各圖案圖形的形狀、大小、位置等的圖形資料。
成為相關圖形資料之描繪資料或曝光圖像資料被輸入至展開電路111時，則展開至每一圖形的資料為止，解釋表示該圖形資料之圖形形狀的圖形碼、圖形尺寸等。然後，作為將所定量子化尺寸的線柵設為單位的格子內所配置之圖案，展開多值的設計畫像資料，並予以輸出。然後，讓1像素具有1/28 (=1/256)的分解能的話，僅配置於像素內之圖形的區域分量，分配1/256的小區域，運算像素內的佔有率。然後，作為8位元的佔有率資料，輸出至參照電路112。
接著，參照電路112係對被送來之圖形的圖像資料即設計畫像資料，施加適切的過濾處理。如此作成參照畫像。
再者，參照畫像的取得(S22)係在工作台上之基板的載置(S12)、工作台上之工作台的移動(S14)、電子束的照射(S16)、檢查畫像的取得(S20)之前，或同步進行亦可。
接著，使用像素值總和計算電路136，計算出檢查畫像之像素值的總和與參照像素之像素值的總和(S24)。
接著，閾值變化電路138係依據檢查畫像之像素值的總和與參照像素之像素值的總和，使第1閾值與所定偵測寬度變化(S26)。例如，檢查畫像之像素值的總和是參照像素之像素值的總和的兩倍時，進行使第1閾值與所定偵測寬度成為1/2等的變化。又例如，檢查畫像之像素值的總和是參照像素之像素值的總和的1/3時，進行使第1閾值與所定偵測寬度成為3倍等的變化。變化之第1閾值與變化之所定閾值被保存於閾值保存部130。
再者，不讓第1閾值及所定偵測寬度變化，使用像素值轉換電路140，以檢查畫像之像素值的總和與參照像素之像素值的總和成為相等之方式，轉換參照像素之像素值的總和或檢查畫像之像素值的總和亦可。
接著，使用像素值加工電路132，將參照像素之第1閾值與所定偵測寬度的一半的差以下的像素值，與第1閾值與所定偵測寬度的一半的和以上的像素值作為未處理(S28)。換句話說，將參照畫像的所定像素值作為未處理。如果使第1閾值及所定偵測寬度於(S26)中變化時，則使用變化之第1閾值及變化之所定偵測寬度。
接著，使用差分畫像取得電路134，取得檢查畫像與參照像素的差分畫像(S30)。
接著，使用差分畫像檢查電路144，依據差分畫像來進行缺陷的檢查。在此，於缺陷的檢查中，例如檢測出第2閾值以上的像素值時，則可將圖案當成具有缺陷者。在此，第2閾值小於第1閾值為佳。例如，第2閾值可保存於閾值保存部130。
圖5A-F係揭示比較形態之圖案檢查方法的作用效果的模式圖。所檢查的圖案係線與間距圖案。
圖5A係揭示所取得之檢查畫像的一例的模式圖。圖5B係揭示對應圖5A所示之檢查畫像的參照畫像之一例的模式圖。圖5C係揭示圖5A所示之檢查畫像與圖5B所示之參照畫像的差分畫像之一例的模式圖。圖5D係揭示圖5A所示之檢查畫像的比較部分之像素值的一例的模式圖。圖5E係圖5B所示之參照像素的比較部分之像素值的一例。圖5F係圖5C所示之差分畫像的比較部分之像素值的一例。
在圖5A的檢查畫像中，於比較部分中，線與間距圖案之鄰接的線的一部分連結。該連結為缺陷。圖5B的參照畫像係沒有連結部分之線與間距圖案的畫像。在圖5D之檢查畫像的比較部分之像素值的圖中，對應圖5A的缺陷，距離為200與300之間中，圖5E可見之像素值的尖峰少觀察到兩個。
觀察圖5F之差分畫像的像素值的話，距離為200與300之間，可看到像素值的兩個尖峰。即為以該檢測作為目標的缺陷。另一方面，距離為0與100之間，及距離為300與500之間，也可觀察到尖峰。該等尖峰係可見於檢查畫像沒有缺陷的部分，故判斷為錯誤檢測出缺陷者。
圖6A-B係揭示實施形態之圖案檢查方法的作用效果的模式圖。所檢查的圖案係與圖5相同之線與間距圖案。
在圖6A中，將檢查畫像的比較部分之像素值，與參照像素的比較部分之像素值中，(第1閾值-0.5×(所定偵測寬度))以下的像素值，與(第1閾值+0.5×(所定偵測寬度))以上的像素值作為未處理。
在圖6B中，揭示差分畫像的比較部分之像素值。距離為200與300之間，檢測出超過第2閾值之像素值的尖峰。此為以檢測作為目標的缺陷。又，圖5F中與距離為0與100之間，及距離為300與500之間所產生之缺陷的錯誤檢測對應的尖峰，在圖6B中並未被檢測出。因此，利用實施形態之圖案檢查方法，可抑制缺陷的錯誤偵測，正確檢測出真的缺陷。
接著，說明實施形態的作用效果。
圖7A-B係從圖案放出之2次電子的模式圖。
圖7A係圖案的模式圖。圖7B係從圖7A所示的圖案放出之2次電子的模式圖。
從物質放出之2次電子的量，可進行「擴散區域模型」所致之規定化。可作為藉由照射第1電子束，從擴散區域A1 的部分放出2次電子。又，可作為藉由照射第2電子束，從擴散區域A2 的部分放出2次電子。
擴散區域A1 係形成於圖案之端部部分。因此，不僅圖案的上部方向，也從圖案的橫方向放出2次電子。
另一方面，擴散區域A2 係形成於圖案的中央附近。此時，即使欲往圖案的橫方向放出2次電子，也會在圖案內被吸收，無法放出至圖案外，故僅往圖案的上部方向放出2次電子。
結果，放出之2次電子的量係在圖案的端部部分變多，圖案的中央部分變少。亦即，藉由將電子束照射至圖案所得之檢查畫像，係圖案的端部部分較亮，其他部分較暗的畫像。
從圖案放出之2次電子的量，係主要以圖案的材質、圖案的形狀、以圖案檢查裝置決定的參數決定。在此，以圖案檢查裝置決定的參數，係指電子束的射入能量、電子束的點尺寸、電子束20a～20d的掃描速度、可利用檢測電路106檢測出所放出之2次電子的比例等。
如圖7B中的max所示般，從圖案的端部部分放出之2次電子的量，會伴隨圖案的端部部分稍微的形狀變化，而大幅變化。因此，生成參照畫像與檢查畫像的差分畫像時端部的差分值並不穩定，用於檢查並不適切。
從圖案的平坦部分放出之2次電子的量，係依照依據電子束20a～20d照射之電子數的散粒雜訊而不均。雜訊所致之輸出變化係隨機發生，故根據參照畫像與檢查畫像所得之差分畫像的平坦部分與散粒雜訊所致之隨機訊號變化重疊，超過缺陷檢測閾值成為擬似缺陷等，容易受到散粒雜訊的影響。
從圖案的坡部分放出之2次電子的量，比從圖案的平坦部分放出之2次電子的量還多，故如圖7所示，伴隨電子束掃描坡部分，電子束的尺寸充分小於圖案，故訊號調變會急遽發生。該訊號調變係成為高精度表示坡部的位置之圖案的形狀資訊，難以受到散粒雜訊的影響。又，如從圖案的端部部分放出之2次電子的量，不會伴隨稍微形狀的變化而大幅變化。因此，藉由將第1閾值與所定偵測寬度之一半的差以下的像素值作為未處理，去除圖案的平坦部分之散粒雜訊的影響。又，藉由將第1閾值與所定偵測寬度之一半的和以上的像素值作為未處理，去除圖案的端部部分之形狀變化的影響。藉此，可提供可抑制缺陷之錯誤偵測的圖案檢查方法及圖案檢查裝置。
再者，第1閾值與所定偵測寬度係如圖7B所示之2次電子的模式圖所示般，可考量依據從圖案的端部部分放出之2次電子量(表記為max)與從圖案的平坦部分放出之2次電子量(表記為min)的平均((max+min)/2)來決定的方法。又，第1閾值與所定偵測寬度係可考量將2次電子的檢測量e以距離x微分de/dx成為最大之2次電子的檢測量e來決定的方法。
差分畫像具有比第1閾值還小之第2閾值以上的像素值時，則判定為前述圖案具有缺陷的方法，可作為缺陷判定的理想手法之一。
2次電子的量可推測因為基板的電荷殘留等，圖案的形狀變化以外的理由增減。因此，依據像素值的總和來使第1閾值與前述所定偵測寬度變化，或以檢查畫像之像素值的總和與參照像素之像素值的總和成為相等之方式，轉換(計算)參照像素之像素值的總和或檢查畫像之像素值的總和為佳。
於以上的說明中，一連串的「～電路」包含處理電路，於該處理電路包含電性電路、電腦、處理器、電路基板、量子電路、或半導體裝置等。又，各「～電路」使用共通之處理電路(相同處理電路)亦可。或者，使用不同處理電路(各個處理電路)亦可。又，使處理器等執行的程式係被記錄於磁碟裝置、磁帶裝置、FD或ROM(唯讀記憶體)等的記錄媒體即可。又，「閾值保存部」等之「～記憶部」、「～保存部」或記憶裝置係包含例如磁碟裝置、磁帶裝置、FD、ROM(唯讀記憶體)、SSD(固態硬碟)等的記錄媒體。
以上，已一邊參照具體例，一邊針對本發明的實施形態進行說明。前述的實施形態僅作為範例所舉出者，並不是限定本發明者。又，適切組合各實施形態的構成要件亦可。
在實施形態中，關於圖案檢查方法及圖案檢查裝置的構造及其製造方法等，本發明的說明沒有直接需要的部分等，雖省略記載，但是可適當選擇使用所需之荷電粒子束檢查方法的構造。此外，具備本發明的要素，當業者可適當變更設計之所有的荷電粒子束檢查方法，係包含於本發明的範圍。本發明的範圍，係藉由申請專利範圍及其均等物的範圍所界定者。
(實施形態)
本實施形態的圖案檢查方法，係對形成圖案的基板照射電子束；取得圖案的2次電子像即檢查畫像；將檢查畫像之第1閾值與所定偵測寬度的一半的差以下的像素值，與第1閾值與前述所定偵測寬度的一半的和以上的像素值作為未處理；取得將第1閾值與所定偵測寬度的一半的差以下的像素值，與第1閾值與所定偵測寬度的一半的和以上的像素值作為未處理的檢查畫像，與檢查畫像的參照畫像的差分畫像；依據差分畫像進行檢查。
本實施形態的圖案檢查裝置，係具備：對形成圖案的基板照射電子束的照射部、取得圖案的2次電子像即檢查畫像的畫像取得機構、將檢查畫像之第1閾值與所定偵測寬度的一半的差以下的像素值，與第1閾值與所定偵測寬度的一半的和以上的像素值作為未處理的像素值加工電路、取得將第1閾值與所定偵測寬度的一半的差以下的像素值，與第1閾值與所定偵測寬度的一半的和以上的像素值作為未處理的檢查畫像，與檢查畫像的參照畫像的差分畫像的差分畫像取得電路、及依據差分畫像進行檢查的差分畫像檢查電路。
圖1係揭示本實施形態之圖案檢查裝置的構造的構造圖。於圖1中，檢查形成於基板之圖案的檢查裝置100係荷電粒子束檢查裝置之一例。電子束係荷電粒子束之一例。檢查裝置100係具備電子光學畫像取得機構(畫像取得機構)150及控制系電路160(控制部)。電子光學畫像取得機構150係具備電子束柱筒102(電子鏡筒)、檢查室103、檢測電路106、條帶圖案記憶體123、工作台驅動機構142、及雷射測距系統122。於電子束柱筒102內，配置電子槍(照射部之一例)201、照明透鏡202、成形孔徑陣列基板203、縮小透鏡205、限制孔徑基板206、物透鏡207、主偏轉器208、副偏轉器209、共通清除偏轉器(Common blanking deflector)212、束分離器214、投影透鏡224、226、偏轉器228、及多檢測器222。
於檢查室103內，配置至少可移動於XY平面上的XY工作台105。於XY工作台105上，配置形成作為檢查對象之晶片圖案的基板101。於基板101包含曝光用遮罩及矽晶圓等的半導體基板。基板101係例如將圖案形成面朝向上側，配置於XY工作台105。又，於XY工作台105上，配置有反射從配置於檢查室103之外部的雷射測距系統122照射之雷射測距用的雷射光的鏡片216。多檢測器222係在電子束柱筒102的外部連接於檢測電路106。檢測電路106連接於條帶圖案記憶體123。
在控制系電路160中，作為電腦的控制計算機110透過匯流排120，連接於位置電路107、比較電路108、展開電路111、參照電路112、工作台控制電路114、透鏡控制電路124、清除控制電路126、偏轉控制電路128、閾值保存部130、像素值加工電路132、差分畫像取得電路134、像素值總和計算電路136、閾值變化電路138、像素值轉換電路140、差分畫像檢查電路144、磁碟裝置等的記憶裝置109、監視器117、記憶體118、印表機119。又，條帶圖案記憶體123連接於比較電路108。又，XY工作台105係在工作台控制電路114的控制下，藉由驅動機構142驅動。在驅動機構142中，構成例如往X方向、Y方向、θ方向驅動之3軸(X-Y-θ)的馬達之驅動系，XY工作台105可移動。該等未圖示的X馬達、Y馬達、θ馬達係例如可使用步進馬達。XY工作台105可藉由XYθ各軸的馬達，往水平方向及旋轉方向移動。然後，XY工作台105的移動位置係藉由雷射測距系統122測定，並供給給位置電路107。雷射測距系統122係藉由對來自鏡片216的反射光進行受光，以雷射干涉測量的原理，對XY工作台105的位置進行測距。
於電子槍201，連接未圖示的高壓電源電路，藉由對電子槍201內之未圖示的燈絲與萃取電極間之來自高壓電源電路的加速電壓的施加，並且所定萃取電極之電壓的施加與所定溫度之陰極(燈絲)的加熱，讓從陰極放出的電子群加速，成為電子束放出。照明透鏡202、縮小透鏡205、物透鏡207、及投影透鏡224、226係例如使用電磁透鏡，一併藉由透鏡控制電路124控制。又，束分離器214也藉由透鏡控制電路124控制。共通清除偏轉器212、及偏轉器228係分別藉由至少兩極的電極群所構成，藉由清除控制電路126控制。主偏轉器208、及副偏轉器209係分別藉由至少4極的電極群所構成，藉由偏轉控制電路128控制。
基板101是形成複數晶片(晶粒)的半導體晶圓的狀況中，相關之晶片(晶粒)的圖案的圖案資料從檢查裝置100的外部輸入，並儲存於記憶裝置109。基板101是曝光用遮罩的狀況中，於相關曝光用遮罩形成遮罩圖案之基準的設計圖案資料從檢查裝置100的外部輸入，並儲存於記憶裝置109。
在此，在圖1中，針對說明實施形態1所需之構造進行記載。對於檢查裝置100來說，通常當然包含必要之其他構造亦可。
圖2係揭示實施形態1之成形孔徑陣列構件的構造的概念圖。於圖2中，於成形孔徑陣列基板203，2維狀(行列狀)的橫(X方向)N列×縱(y方向)N’段(N為2以上的整數，N’為1以上的整數)的孔洞(開口部)22以所定排列間距L形成於x、y方向(x：第1方向，y：第2方向)。再者，多光束的縮小倍率為a倍(將多光束徑縮小成1/a並照射至基板101時)，將在基板101上之對於x、y方向的多光束之束間間距設為p時，排列間距L成為L=(a×p)的關係。在圖2的範例中，揭示形成N=5、N’=5之5×5條多光束形成用的孔洞22的狀況。接者，針對檢查裝置100之電子光學畫像取得機構150的動作進行說明。
圖3係用以說明實施形態1之檢查裝置內的光束之軌道的圖。從電子槍201(放出源)放出的電子束200係藉由照明透鏡202幾近垂直地照明成形孔徑陣列基板203整體。於成形孔徑陣列基板203，如圖2所示，形成矩形之複數孔洞22(開口部)，電子束200係照明包含所有複數孔洞22的區域。藉由照射至複數孔洞22的位置之電子束200的各一部分，分別通過相關成形孔徑陣列基板203的複數孔洞22，形成例如矩形或圓形之複數電子束(多光束)(複數電子束) 20a～20d(圖1及圖3的實線)。
所形成的多光束20a～20d係之後形成交越點(C.O.)，通過配置於多光束20之交越點位置的束分離器214之後，藉由縮小透鏡205縮小，朝向形成於限制孔徑基板206之中心的孔洞前進。在此，藉由配置於成形孔徑陣列基板203與縮小透鏡205之間的共通清除偏轉器212，多光束20a～20d整體總括偏轉時，該偏轉的多光束20a～20d整體位置從限制孔徑基板206的中心的孔洞偏離，被限制孔徑基板206遮蔽。另一方面，未藉由共通清除偏轉器212偏轉的多光束20a～20d整體如圖1所示，通過限制孔徑基板206的中心的孔洞。藉由相關共通清除偏轉器212的ON/OFF，進行清除(Blanking)控制，總括控制光束的ON/OFF。如此，限制孔徑基板206係遮蔽以藉由共通清除偏轉器212成為光束OFF的狀態之方式偏轉的多光束20a～20d整體。然後，藉由成為光束ON到成為光束OFF為止所形成之通過限制孔徑基板206的光束群，形成多光束20a～20d。通過限制孔徑基板206的多光束20a～20d係藉由物透鏡207對焦，成為所希望之縮小率的圖案像(光束徑)，藉由主偏轉器208及副偏轉器209，通過限制孔徑基板206之多光束20整體往同方向總括偏轉，照射至各光束的基板101上的各照射位置。於相關狀況中，藉由主偏轉器208，以分別照射各光束掃描之後述的單位檢查區域的基準位置之方式總括偏轉多光束20整體，並且以追隨XY工作台105的移動之方式進行循軌偏轉。然後，藉由副偏轉器209，以各光束掃描分別對應之單位檢查區域內的N×N’個的子區域(後述之光柵29)之方式總括偏轉多光束20整體。一度照射的多光束20係理想來說以將成形孔徑陣列基板203之複數孔洞22的排列間距L(=ap)乘以上述之所希望之縮小率(1/a)的間距並排。如此，電子束柱筒102係一次將2維狀的N×N’條的多光束20照射至基板101。起因於多光束20照射至基板101之所希望的位置，從基板101會放出與多光束20的各光束對應的2次電子的束(多2次電子300)(圖1及圖3的虛線)。
從基板101放出的多2次電子300係藉由物透鏡207，往多2次電子300的中心側曲折，朝向形成於限制孔徑基板206之中心的孔洞前進。通過限制孔徑基板206的多2次電子300係藉由縮小透鏡205與光軸幾乎平行地曲折，前進至束分離器214。
在此，束分離器214係於與多光束20前進的方向(方向)正交的面上，產生於正交電場與磁場的方向。電場係無關於電子的進行方向，作用於相同方向。相對於此，磁場係遵從弗萊明左手定則作用。因此，可藉由電子的侵入方向，讓作用電子之力的方向變化。從上側侵入束分離器214的多光束20(1次電子束)，電場所致之力與磁場所致之力相互抵銷，多光束20直進至下方。相對於此，於從下側侵入束分離器214的多2次電子300，電場所致之力與磁場所致之力都作用於相同方向，多2次電子300往傾斜上方彎曲。
往傾斜上方彎曲的多2次電子300係藉由投影透鏡224、226，一邊曲折一邊投影至多檢測器222。多檢測器222係檢測出被投影的多2次電子300。多檢測器222具有未圖示之二極體型的2維感測器。然後，於對應多光束20的各光束之二極體型的2維感測器位置中，多2次電子300的各2次電子與二極體型的2維感測器衝突，產生電子，對應後述之各像素生成2次電子畫像資料。在多檢測器222未檢測出多2次電子300時，利用以偏轉器228讓多2次電子300清除偏轉，讓多2次電子300不會到達受光面即可。
圖4係揭示實施形態之圖案檢查方法的流程圖。
首先，於XY工作台105上，載置形成作為檢查對象之形成圖案的基板101(S12)。
接著，使XY工作台105往X方向、X方向的相反方向、Y方向、或Y方向的相反方向移動(S14)。
接著，將以複數電子束構成的多光束照射至基板101(S16)。
接著，取得從圖案產生的2次電子像即檢查畫像(S18)。
接著，使用像素值加工電路132，將檢查畫像之第1閾值與所定偵測寬度之一半的差亦即(第1閾值-1/2(所定偵測寬度))以下的像素值，與第1閾值與所定偵測寬度之一半的和亦即(第1閾值+1/2(所定偵測寬度))以上的像素值作為未處理。換句話說，將檢查畫像的所定像素值作為未處理(S20)。在此，第1閾值與所定偵測寬度被保存於閾值保存部130。
作為將像素值作為未處理的方法，可舉出例如將像素值設為「無」的方法，與將像素值設為「0」的方法。將像素值設為「0」的方法係有像素值是否真的是「0」，又或為了作為未處理而成為「0」並不明確的問題點。相對於此，將像素值設為「無」的方法，係為了將像素值作為未處理而設為「無」，之後觀察像素值即明確可知。於該觀點中，將像素值設為「無」的方法為佳。
接著，取得參照畫像(S22)。作為參照畫像之取得方法的一例，展開電路111係從記憶裝置109透過控制計算機110讀取出描繪資料或曝光圖像資料，將被所讀出之描繪資料或曝光圖像資料界定的各圖框區域的各圖形圖案轉換成多值的圖像資料。該圖像資料被送至參照電路112。
描繪資料或曝光圖像資料所界定之圖形，係例如將長方形或三角形設為基本圖形者，例如，以圖形的基準位置之座標(x，y)、邊的長度、區別長方形或三角形等之圖形種類的識別子之圖形碼等資訊，儲存界定各圖案圖形的形狀、大小、位置等的圖形資料。
成為相關圖形資料之描繪資料或曝光圖像資料被輸入至展開電路111時，則展開至每一圖形的資料為止，解釋表示該圖形資料之圖形形狀的圖形碼、圖形尺寸等。然後，作為將所定量子化尺寸的線柵設為單位的格子內所配置之圖案，展開多值的設計畫像資料，並予以輸出。然後，讓1像素具有1/28 (=1/256)的分解能的話，僅配置於像素內之圖形的區域分量，分配1/256的小區域，運算像素內的佔有率。然後，作為8位元的佔有率資料，輸出至參照電路112。
接著，參照電路112係對被送來之圖形的圖像資料即設計畫像資料，施加適切的過濾處理。如此作成參照畫像。
再者，參照畫像的取得(S22)係在工作台上之基板的載置(S12)、工作台上之工作台的移動(S14)、電子束的照射(S16)、檢查畫像的取得(S20)之前，或同步進行亦可。
接著，使用像素值總和計算電路136，計算出檢查畫像之像素值的總和與參照像素之像素值的總和(S24)。
接著，閾值變化電路138係依據檢查畫像之像素值的總和與參照像素之像素值的總和，使第1閾值與所定偵測寬度變化(S26)。例如，檢查畫像之像素值的總和是參照像素之像素值的總和的兩倍時，進行使第1閾值與所定偵測寬度成為1/2等的變化。又例如，檢查畫像之像素值的總和是參照像素之像素值的總和的1/3時，進行使第1閾值與所定偵測寬度成為3倍等的變化。變化之第1閾值與變化之所定閾值被保存於閾值保存部130。
再者，不讓第1閾值及所定偵測寬度變化，使用像素值轉換電路140，以檢查畫像之像素值的總和與參照像素之像素值的總和成為相等之方式，轉換參照像素之像素值的總和或檢查畫像之像素值的總和亦可。
接著，使用像素值加工電路132，將參照像素之第1閾值與所定偵測寬度的一半的差以下的像素值，與第1閾值與所定偵測寬度的一半的和以上的像素值作為未處理(S28)。換句話說，將參照畫像的所定像素值作為未處理。如果使第1閾值及所定偵測寬度於(S26)中變化時，則使用變化之第1閾值及變化之所定偵測寬度。
接著，使用差分畫像取得電路134，取得檢查畫像與參照像素的差分畫像(S30)。
接著，使用差分畫像檢查電路144，依據差分畫像來進行缺陷的檢查。在此，於缺陷的檢查中，例如檢測出第2閾值以上的像素值時，則可將圖案當成具有缺陷者。在此，第2閾值小於第1閾值為佳。例如，第2閾值可保存於閾值保存部130。
圖5A-F係揭示比較形態之圖案檢查方法的作用效果的模式圖。所檢查的圖案係線與間距圖案。
圖5A係揭示所取得之檢查畫像的一例的模式圖。圖5B係揭示對應圖5A所示之檢查畫像的參照畫像之一例的模式圖。圖5C係揭示圖5A所示之檢查畫像與圖5B所示之參照畫像的差分畫像之一例的模式圖。圖5D係揭示圖5A所示之檢查畫像的比較部分之像素值的一例的模式圖。圖5E係圖5B所示之參照像素的比較部分之像素值的一例。圖5F係圖5C所示之差分畫像的比較部分之像素值的一例。
在圖5A的檢查畫像中，於比較部分中，線與間距圖案之鄰接的線的一部分連結。該連結為缺陷。圖5B的參照畫像係沒有連結部分之線與間距圖案的畫像。在圖5D之檢查畫像的比較部分之像素值的圖中，對應圖5A的缺陷，距離為200與300之間中，圖5E可見之像素值的尖峰少觀察到兩個。
觀察圖5F之差分畫像的像素值的話，距離為200與300之間，可看到像素值的兩個尖峰。即為以該檢測作為目標的缺陷。另一方面，距離為0與100之間，及距離為300與500之間，也可觀察到尖峰。該等尖峰係可見於檢查畫像沒有缺陷的部分，故判斷為錯誤檢測出缺陷者。
圖6A-B係揭示實施形態之圖案檢查方法的作用效果的模式圖。所檢查的圖案係與圖5相同之線與間距圖案。
在圖6A中，將檢查畫像的比較部分之像素值，與參照像素的比較部分之像素值中，(第1閾值-0.5×(所定偵測寬度))以下的像素值，與(第1閾值+0.5×(所定偵測寬度))以上的像素值作為未處理。
在圖6B中，揭示差分畫像的比較部分之像素值。距離為200與300之間，檢測出超過第2閾值之像素值的尖峰。此為以檢測作為目標的缺陷。又，圖5F中與距離為0與100之間，及距離為300與500之間所產生之缺陷的錯誤檢測對應的尖峰，在圖6B中並未被檢測出。因此，利用實施形態之圖案檢查方法，可抑制缺陷的錯誤偵測，正確檢測出真的缺陷。
接著，說明實施形態的作用效果。
圖7A-B係從圖案放出之2次電子的模式圖。
圖7A係圖案的模式圖。圖7B係從圖7A所示的圖案放出之2次電子的模式圖。
從物質放出之2次電子的量，可進行「擴散區域模型」所致之規定化。可作為藉由照射第1電子束，從擴散區域A1 的部分放出2次電子。又，可作為藉由照射第2電子束，從擴散區域A2 的部分放出2次電子。
擴散區域A1 係形成於圖案之端部部分。因此，不僅圖案的上部方向，也從圖案的橫方向放出2次電子。
另一方面，擴散區域A2 係形成於圖案的中央附近。此時，即使欲往圖案的橫方向放出2次電子，也會在圖案內被吸收，無法放出至圖案外，故僅往圖案的上部方向放出2次電子。
結果，放出之2次電子的量係在圖案的端部部分變多，圖案的中央部分變少。亦即，藉由將電子束照射至圖案所得之檢查畫像，係圖案的端部部分較亮，其他部分較暗的畫像。
從圖案放出之2次電子的量，係主要以圖案的材質、圖案的形狀、以圖案檢查裝置決定的參數決定。在此，以圖案檢查裝置決定的參數，係指電子束的射入能量、電子束的點尺寸、電子束20a～20d的掃描速度、可利用檢測電路106檢測出所放出之2次電子的比例等。
如圖7B中的max所示般，從圖案的端部部分放出之2次電子的量，會伴隨圖案的端部部分稍微的形狀變化，而大幅變化。因此，生成參照畫像與檢查畫像的差分畫像時端部的差分值並不穩定，用於檢查並不適切。
從圖案的平坦部分放出之2次電子的量，係依照依據電子束20a～20d照射之電子數的散粒雜訊而不均。雜訊所致之輸出變化係隨機發生，故根據參照畫像與檢查畫像所得之差分畫像的平坦部分與散粒雜訊所致之隨機訊號變化重疊，超過缺陷檢測閾值成為擬似缺陷等，容易受到散粒雜訊的影響。
從圖案的坡部分放出之2次電子的量，比從圖案的平坦部分放出之2次電子的量還多，故如圖7所示，伴隨電子束掃描坡部分，電子束的尺寸充分小於圖案，故訊號調變會急遽發生。該訊號調變係成為高精度表示坡部的位置之圖案的形狀資訊，難以受到散粒雜訊的影響。又，如從圖案的端部部分放出之2次電子的量，不會伴隨稍微形狀的變化而大幅變化。因此，藉由將第1閾值與所定偵測寬度之一半的差以下的像素值作為未處理，去除圖案的平坦部分之散粒雜訊的影響。又，藉由將第1閾值與所定偵測寬度之一半的和以上的像素值作為未處理，去除圖案的端部部分之形狀變化的影響。藉此，可提供可抑制缺陷之錯誤偵測的圖案檢查方法及圖案檢查裝置。
再者，第1閾值與所定偵測寬度係如圖7B所示之2次電子的模式圖所示般，可考量依據從圖案的端部部分放出之2次電子量(表記為max)與從圖案的平坦部分放出之2次電子量(表記為min)的平均((max+min)/2)來決定的方法。又，第1閾值與所定偵測寬度係可考量將2次電子的檢測量e以距離x微分de/dx成為最大之2次電子的檢測量e來決定的方法。
差分畫像具有比第1閾值還小之第2閾值以上的像素值時，則判定為前述圖案具有缺陷的方法，可作為缺陷判定的理想手法之一。
2次電子的量可推測因為基板的電荷殘留等，圖案的形狀變化以外的理由增減。因此，依據像素值的總和來使第1閾值與前述所定偵測寬度變化，或以檢查畫像之像素值的總和與參照像素之像素值的總和成為相等之方式，轉換(計算)參照像素之像素值的總和或檢查畫像之像素值的總和為佳。
於以上的說明中，一連串的「～電路」包含處理電路，於該處理電路包含電性電路、電腦、處理器、電路基板、量子電路、或半導體裝置等。又，各「～電路」使用共通之處理電路(相同處理電路)亦可。或者，使用不同處理電路(各個處理電路)亦可。又，使處理器等執行的程式係被記錄於磁碟裝置、磁帶裝置、FD或ROM(唯讀記憶體)等的記錄媒體即可。又，「閾值保存部」等之「～記憶部」、「～保存部」或記憶裝置係包含例如磁碟裝置、磁帶裝置、FD、ROM(唯讀記憶體)、SSD(固態硬碟)等的記錄媒體。
以上，已一邊參照具體例，一邊針對本發明的實施形態進行說明。前述的實施形態僅作為範例所舉出者，並不是限定本發明者。又，適切組合各實施形態的構成要件亦可。
在實施形態中，關於圖案檢查方法及圖案檢查裝置的構造及其製造方法等，本發明的說明沒有直接需要的部分等，雖省略記載，但是可適當選擇使用所需之荷電粒子束檢查方法的構造。此外，具備本發明的要素，當業者可適當變更設計之所有的荷電粒子束檢查方法，係包含於本發明的範圍。本發明的範圍，係藉由申請專利範圍及其均等物的範圍所界定者。
20‧‧‧多光束
20a‧‧‧電子束
20b‧‧‧電子束
20c‧‧‧電子束
20d‧‧‧電子束
22‧‧‧孔洞(開口部)
29‧‧‧光柵
100‧‧‧檢查裝置
101‧‧‧基板
102‧‧‧電子束柱筒
103‧‧‧檢查室
105‧‧‧XY工作台
106‧‧‧檢測電路
107‧‧‧位置電路
108‧‧‧比較電路
109‧‧‧記憶裝置
111‧‧‧展開電路
112‧‧‧參照電路
114‧‧‧工作台控制電路
117‧‧‧監視器
118‧‧‧記憶體
119‧‧‧印表機
122‧‧‧雷射測距系統
123‧‧‧條帶圖案記憶體
124‧‧‧透鏡控制電路
126‧‧‧清除控制電路
128‧‧‧偏轉控制電路
130‧‧‧閾值保存部
132‧‧‧像素值加工電路
134‧‧‧差分畫像取得電路
136‧‧‧像素值總和計算電路
138‧‧‧閾值變化電路
140‧‧‧像素值轉換電路
142‧‧‧工作台驅動機構
144‧‧‧差分畫像檢查電路
150‧‧‧電子光學畫像取得機構(畫像取得機構)
160‧‧‧控制系電路(控制部)
200‧‧‧電子束
201‧‧‧電子槍
202‧‧‧照明透鏡
203‧‧‧成形孔徑陣列基板
205‧‧‧縮小透鏡
206‧‧‧限制孔徑基板
207‧‧‧物透鏡
208‧‧‧主偏轉器
209‧‧‧副偏轉器
212‧‧‧共通清除偏轉器
214‧‧‧束分離器
216‧‧‧鏡片
222‧‧‧多檢測器
224‧‧‧投影透鏡
226‧‧‧投影透鏡
228‧‧‧偏轉器
300‧‧‧多2次電子
圖1係揭示實施形態之圖案檢查裝置的構造的構造圖。
圖2係揭示實施形態之成形孔徑陣列構件的構造的概念圖。
圖3係用以說明實施形態之檢查裝置內的光束之軌道的圖。
圖4係揭示實施形態之圖案檢查方法的流程圖。
圖5A-F係揭示比較形態之圖案檢查方法的作用效果的模式圖。
圖6A-B係揭示實施形態之圖案檢查方法的作用效果的模式圖。
圖7A-B係從圖案放出之2次電子的模式圖。
Claims (14)
- 一種圖案檢查方法，其特徵為： 對形成圖案的基板照射電子束； 取得前述圖案的2次電子像即檢查畫像； 將前述檢查畫像之第1閾值與所定偵測寬度的一半的差以下的像素值，與前述第1閾值與前述所定偵測寬度的一半的和以上的像素值作為未處理； 取得將前述第1閾值與前述所定偵測寬度的一半的差以下的像素值，與前述第1閾值與前述所定偵測寬度的一半的和以上的像素值作為未處理的前述檢查畫像，與前述檢查畫像的參照畫像的差分畫像； 依據前述差分畫像進行檢查。
- 如申請專利範圍第1項所記載之圖案檢查方法，其中， 於前述參照畫像中，前述參照畫像之前述第1閾值與前述所定偵測寬度的一半的差以下的像素值，與前述參照畫像之前述第1閾值與前述所定偵測寬度的一半的和以上的像素值作為未處理。
- 如申請專利範圍第1項所記載之圖案檢查方法，其中， 計算前述檢查畫像之像素值的第1總和及前述參照畫像之像素值的第2總和，依據前述第1總和與前述第2總和，使前述第1閾值與前述所定偵測寬度變化。
- 如申請專利範圍第1項所記載之圖案檢查方法，其中， 計算前述檢查畫像之像素值的第1總和及前述參照畫像之像素值的第2總和，以前述第1總和與前述第2總和成為相等之方式，轉換前述第1總和與前述第2總和。
- 如申請專利範圍第1項所記載之圖案檢查方法，其中， 前述差分畫像具有比前述第1閾值還小之第2閾值以上的像素值時，則判定為前述圖案具有缺陷。
- 如申請專利範圍第1項所記載之圖案檢查方法，其中， 藉由將前述像素值設為0而作為未處理。
- 如申請專利範圍第1項所記載之圖案檢查方法，其中， 藉由將前述像素值設為無而作為未處理。
- 一種圖案檢查裝置，其特徵為具備： 照射部，係對形成圖案的基板照射電子束； 畫像取得機構，係取得前述圖案的2次電子像即檢查畫像； 像素值加工電路，係將前述檢查畫像之第1閾值與所定偵測寬度的一半的差以下的像素值，與前述第1閾值與前述所定偵測寬度的一半的和以上的像素值作為未處理； 差分畫像取得電路，係取得將前述第1閾值與前述所定偵測寬度的一半的差以下的像素值，與前述第1閾值與前述所定偵測寬度的一半的和以上的像素值作為未處理的前述檢查畫像，與前述檢查畫像的參照畫像的差分畫像；及 差分畫像檢查電路，係依據前述差分畫像進行檢查。
- 如申請專利範圍第8項所記載之圖案檢查裝置，其中， 於前述參照畫像中，前述參照畫像之前述第1閾值與前述所定偵測寬度的一半的差以下的像素值，與前述參照畫像之前述第1閾值與前述所定偵測寬度的一半的和以上的像素值作為未處理。
- 如申請專利範圍第8項所記載之圖案檢查裝置，其中，更具備： 像素值總和計算電路，係計算前述檢查畫像之像素值的第1總和及前述參照畫像之像素值的第2總和；及 閾值變化電路，係依據前述第1總和與前述第2總和，使前述第1閾值與前述所定偵測寬度變化。
- 如申請專利範圍第8項所記載之圖案檢查裝置，其中，更具備： 像素值總和計算電路，係計算前述檢查畫像之像素值的第1總和及前述參照畫像之像素值的第2總和；及 像素值轉換電路，係以前述第1總和與前述第2總和成為相等之方式，轉換前述第1總和或前述第2總和。
- 如申請專利範圍第8項所記載之圖案檢查裝置，其中， 前述差分畫像檢查電路，係進而在前述差分畫像具有比前述第1閾值還小之第2閾值以上的像素值時，則判定為前述圖案具有缺陷。
- 如申請專利範圍第8項所記載之圖案檢查裝置，其中， 藉由將前述像素值設為0而作為未處理。
- 如申請專利範圍第8項所記載之圖案檢查裝置，其中， 藉由將前述像素值設為無而作為未處理。
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