JP4515020B2

JP4515020B2 - Pseudo-SEM image data generation method and photomask defect inspection method

Info

Publication number: JP4515020B2
Application number: JP2002274990A
Authority: JP
Inventors: 秀章小林; 司河島
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2002-09-20
Filing date: 2002-09-20
Publication date: 2010-07-28
Anticipated expiration: 2022-09-20
Also published as: JP2004109788A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、製品のＳＥＭ画像データに類似した擬似ＳＥＭ画像データの生成方法と、擬似ＳＥＭ画像を用いたフォトマスクの欠陥検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器の高機能化と軽薄短小の傾向から、ＡＳＩＣに代表される種々のＬＳｌには、ますます高集積化、高機能化が求められるようになってきた。
即ち、できるだけチップサイズを小さくして、高機能を実現することがＡＳＩＣ等のＬＳＩには求められている。
上記ＡＳＩＣ等のＬＳＩは、機能、論理設計、回路設計、レイアウト設計等を経て、フォトマスクパタン作製用の図形データ（パタンデータとも言う）を作製し、これを用いてフォトマスクを作製した後、フォトマスクのパタンをウエハ上に縮小投影露光等により転写して、半導体素子作製のプロセスを行うという数々の工程を経て作製されるものである。
フォトマスクは、一般には、上記図形データ（パタンデータ）を用い、電子ビーム露光装置あるいはエキシマ波長等のフォト露光装置を用いて、フォトマスク用基板（フォトマスクブランクスとも言う）の遮光膜上に配設された感光性レジストに露光描画を行い、現像、エッチング工程等を経て、作製される。
即ち、ガラス基板の一面に遮光性の金属薄膜を設けたフォトマスク用基板の金属薄膜上に塗布、乾燥された感光性のレジスト上に、露光装置により電離放射線を所定の領域のみに照射して潜像を形成し、感光性のレジストを現像して、電離放射線の照射領域に対応した、所望の形状のレジストパターン得た後、更に、レジストパターンを耐エッチングレジストとして、金属薄膜をレジストパターン形状に加工して、所望の金属薄膜パターンを有するフォトマスクを得る。
尚、フォトマスクのパタンをウエハ上に縮小投影露光して、その絵柄を転写する場合は、フォトマスクをレチクルマスクとも言う。
【０００３】
このように、フォトマスクのパタンをウエハ上に縮小投影露光等により転写して、ウエハ上に回路パタンが形成されるが、ＬＳｌのますますの高集積化に伴い、最近では、露光形状のサイズ（ウエハ上の露光サイズ）が更に微細化し、露光光の波長に近づく、あるいは光の波長よりも小さくなってきたため、ＳＥＭ画像データ（電子線顕微鏡の画像データ）を用いた欠陥検査も行われるようになってきた。
ＳＥＭ画像データを用いたフォトマスクの欠陥検査は、通常は、ＳＥＭ画像データ同志を比較して行なっていた。
フォトマスク上で同じパターンが繰り返す場合は、別の位置の同じパターン同志のＳＥＭ像データを比較することにより、欠陥を抽出していた。
または、あらかじめ用意しておいた同一の画像データであることが期待される良品のＳＥＭ画像データと対象となる画像データとを比較し、欠陥を抽出していた。
しかし、フォトマスク上で同じパターンが繰り返すことが条件になったり、良品のＳＥＭ画像を用意しておく等の制約は実務上では、大きな問題であり、また、設計情報との比較でないため、欠陥抽出の精度が低いという問題もあった。
【０００４】
また、特開平５−２５８７０３号公報では、Ｘ線マスクや同等のものをＳＥＭ画像とデータとを比較する電子ビーム検査方法とそのシステムが示されているが、ここには、ＳＥＭ画像とデータとの比較を、精度的良好に実施できる擬似ＳＥＭ画像の生成方法は開示されていない。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５−２５８７０３号公報（第６頁の［００２２］欄〜第１５頁［０１１２］欄、図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、フォトマスクのパタンの微細化、高密度化が更に進み、ＳＥＭ画像データを用いた欠陥検査方法が行われるようになってきたが、ＳＥＭ画像データ同志を比較して行なう、従来のＳＥＭ画像データを用いたフォトマスクの欠陥検査方法においては、制約があり、欠陥抽出の精度の面でも問題があり、この対応が求められていた。
本発明は、これらに対応するもので、制約が少なく、欠陥抽出の精度の面で優れたＳＥＭ画像データを用いたフォトマスクの欠陥検査方法を提供しようとするもので、具体的には、検査対象のＳＥＭ画像データと製品の設計形状に基づき生成した擬似ＳＥＭ画像データとを比較して欠陥を抽出するフォトマスク検査方法を提供しようとするものである。
同時に、このようなフォトマスク検査方法に用いられる擬似ＳＥＭ画像データの生成方法を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の擬似ＳＥＭ画像データの生成方法は、所定絵柄部が金属絵柄部であるフォトマスクを製品とし、該製品のＳＥＭ画像に類似した擬似ＳＥＭ画像の生成方法であって、前記製品の設計形状に基づいた原画像データの各画素に対し、それぞれ、対象とする画素とその画素の周辺の画素を含む所定の近傍領域の全画素数に対する所定絵柄部の画素数の割合Ｒａを求め、求められたＲａを、予め、ＳＥＭ像の明暗表示状態に対応して求めておいた、前記割合Ｒａをパラメータとする所定の輝度表示関数Ｆ（Ｒａ）により、対応する輝度値に変換し、変換によって得られた輝度値を、それぞれ、前記原画像データの対応する各画素に、その輝度値として割り振った、画像データを新たに作成し、擬似ＳＥＭ画像データとするもので、予め、ＳＥＭ像の明暗表示状態に対応して求めておいた、ハイライト位置に対応する製品の設計形状を表す画像データの画素の、近傍領域の全画素数に対する所定絵柄部の画素数の割合をＲ１とし、且つ、ＳＥＭ像のガラス部中側の輝度、ハイライト部の輝度、金属部中側の輝度を、それぞれ、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３とした場合、前記所定の輝度表示関数Ｆ（Ｒａ）は、Ｒａが０〜０．５の範囲で輝度Ｔ１、Ｒ１で輝度Ｔ２、１．０で輝度Ｔ３とし、Ｒａが０．５〜Ｒ１間は、Ｒａ＝０．５、Ｆ（Ｒａ）＝Ｔ１の点とＲａ＝Ｒ１、Ｆ（Ｒａ）＝Ｔ２の点を結ぶ直線で表され、ＲａがＲ１〜１．０間は、Ｒａ＝Ｒ１、Ｆ（Ｒａ）＝Ｔ２の点とＲａ＝１．０、Ｆ（Ｒａ）＝Ｔ３の点を結ぶ直線で表されるものであり、前記近傍領域は、予め、ＳＥＭ像の明暗表示状態に対応して決められるものであることを特徴とするものである。
そして、上記において、対象とする画素とその画素の周辺の画素を含む所定の近傍領域を、対象とする画素を中心とし一定の半径内に含まれる画素領域とするものであることを特徴とするものである。
尚、ここで言うＳＥＭ像のガラス部中側の輝度、金属部中側の輝度とは、いずれも、ＳＥＭ像のガラス部と金属部との境界部の輝度特性に影響されない輝度で、言い換えると、それぞれ、フォトマスクの十分大きなガラス部の中央、あるいは十分大きな金属部の中央の輝度に相当する。
【０００８】
あるいは、本発明の擬似ＳＥＭ画像データの生成方法は、所定絵柄部が金属絵柄部であるフォトマスクを製品とし、該製品のＳＥＭ画像に類似した擬似ＳＥＭ画像の生成方法であって、製品の設計形状に基づいた原画像データの各画素に対し、それぞれ、対象とする画素とその画素の周辺の画素を含む所定の近傍領域の全画素について輝度値を平均して得られた輝度値Ｒｂ求め、求められた輝度値Ｒｂを、予め、ＳＥＭ像の明暗表示状態に対応して求めておいた、前記輝度値Ｒｂをパラメータとする所定の輝度表示関数Ｇ（Ｒｂ）により、対応する輝度値に変換し、変換によって得られた輝度値を、それぞれ、前記原画像データの対応する各画素に、その輝度値として割り振った、画像データを新たに作成し、擬似ＳＥＭ画像データとするもので、予め、ＳＥＭ像の明暗表示状態に対応して求めておいた、ハイライト位置に対応するおよび金属絵柄部位置に対応する、製品の設計形状に基づく原画像データの画素の輝度値Ｒｂを、それぞれＲ１１、Ｒ２１とし、且つ、ＳＥＭ像のガラス部中側の輝度、ハイライト部の輝度、金属部中側の輝度を、それぞれ、Ｔ１１、Ｔ２１、Ｔ３１とした場合、所定の輝度表示関数Ｇ（Ｒｂ）は、Ｒｂが０〜０．５×Ｒ２１の範囲で輝度Ｔ１、Ｒ１１で輝度Ｔ２１、Ｒ２１で輝度Ｔ３１とし、Ｒｂが０．５×Ｒ２１〜Ｒ１１間は、Ｒｂ＝０．５×Ｒ２１、Ｇ（Ｒｂ）＝Ｔ１１の点とＲｂ＝Ｒ１１、Ｇ（Ｒｂ）＝Ｔ２１の点を結ぶ直線で表され、ＲｂがＲ１１〜Ｒ２１間は、Ｒｂ＝Ｒ１１、Ｇ（Ｒｂ）＝Ｔ２１の点とＲｂ＝Ｒ２１、Ｇ（Ｒｂ）＝Ｔ３１の点を結ぶ直線で表されるものであり、前記近傍領域は、予め、ＳＥＭ像の明暗表示状態に対応して決められるものであることを特徴とするものである。
そして、上記において、対象とする画素とその画素の周辺の画素を含む所定の近傍領域を、対象とする画素を中心とし一定の半径内に含まれる画素領域とするものであることを特徴とするものである。
ここで言う金属絵柄部位置に対応する、製品の設計形状に基づく原画像データの画素の輝度値Ｒ１１は、ＳＥＭ像のガラス部と金属部との境界部の輝度特性に影響されない輝度で、言い換えると、フォトマスクの十分大きな金属部の中央の輝度に相当する。
そしてまた、上記において、対象とする画素とその画素の周辺の画素を含む所定の近傍領域を、対象とする画素を中心とし一定の半径内に含まれる画素領域とするものであることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明のフォトマスクの欠陥検査方法は、製品のＳＥＭ画像データより欠陥を抽出するフォトマスクの欠陥検査方法であって、製品のＳＥＭ画像データと、該ＳＥＭ画像データに対応する上記本発明の擬似ＳＥＭ画像データの生成方法により作製された擬似ＳＥＭ画像データとを比較することにより、欠陥部を抽出することを特徴とするものである。
【００１０】
【作用】
本発明の擬似ＳＥＭ画像データの生成方法は、このような構成にすることにより、設計形状の製品のＳＥＭ画像データに近い擬似ＳＥＭ画像データの生成を可能にしている。
具体的には、製品の設計形状に基づいた原画像データの各画素に対し、それぞれ、対象とする画素とその画素の周辺の画素を含む所定の近傍領域の全画素数に対する所定絵柄部の画素数の割合Ｒａを求め、求められたＲａを、予め、ＳＥＭ像の明暗表示状態に対応して求めておいた、前記割合Ｒａをパラメータとする所定の輝度表示関数Ｆ（Ｒａ）により、対応する輝度値に変換し、変換によって得られた輝度値を、それぞれ、前記原画像データの対応する各画素に、その輝度値として割り振った、画像データを新たに作成し、擬似ＳＥＭ画像データとすることにより、あるいは、製品の設計形状に基づいた原画像データの各画素に対し、それぞれ、対象とする画素とその画素に隣接する周辺の画素を含む所定の近傍領域の全画素について輝度値を平均して得られた輝度値Ｒｂ求め、求められた輝度値Ｒｂを、予め、ＳＥＭ像の明暗表示状態に対応して求めておいた、前記輝度値Ｒｂをパラメータとする所定の輝度表示関数Ｇ（Ｒｂ）により、対応する輝度値に変換し、変換によって得られた輝度値を、それぞれ、前記原画像データの対応する各画素に、その輝度値として割り振った、画像データを新たに作成し、擬似ＳＥＭ画像データとすることにより、これを達成している。
対象とする画素とその画素の周辺の画素を含む所定の近傍領域としては、対象とする画素を中心とし一定の半径内に含まれる画素領域とするものが挙げられる。
【００１１】
本発明のフォトマスクの欠陥検査方法は、このような構成にすることにより、制約が少なく、欠陥抽出の精度の面で優れたＳＥＭ画像データを用いたフォトマスクの欠陥検査方法の提供を可能としている。
詳しくは、検査対象の製品のＳＥＭ画像データと、製品の設計形状に基づく原画像データを元に生成した擬似ＳＥＭ画像データとを比較できるようにしており、つまり、検査対象を設計情報と直接比較できるようにして、より欠陥抽出の精度を上げることを可能としている。
尚、設計データ（設計パターンデータ）が、多角形、矩形、台形のような図形コード表現で表されている場合、全体または一部をラスター形式に変換することにより、原画像データが得られる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態例を、図に基づいて説明する。
図１は本発明の擬似ＳＥＭ画像データの生成方法の実施の形態例の処理フロー図で、図２（ａ）は設計データのモニター表示状態を示した図で、図２（ｂ）は製品のＳＥＭ画像のモニター表示状態を示した図で、図２（ｃ）は図２（ｂ）のＡ１−Ａ２位置において境界部の画素をＡ１側からＡ２側に向かい順にみた場合の、各位置とその位置の画素の輝度値の関係を示した図で、図３は関数Ｆ（Ｒａ）を示した図で、図４は関数Ｇ（Ｒｂ）を示した図で、図５は本発明のフォトマスクの欠陥検査方法の実施の形態の１例の処理フロー図である。
尚、図１中、Ｓ１１〜Ｓ２４、Ｓ１７１〜Ｓ１９１、及び、図５中、Ｓ４１〜Ｓ４９は処理ステップである。
図２、図３中、１１０は設計データのモニター表示状態、１１１は絵柄部、１１２は非絵柄部、１２０は製品のＳＥＭ画像のモニター表示状態、１２１は絵柄部（金属層部とも言う）、１２２は非絵柄部（ガラス部とも言う）、１２５はハイライト部、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ１１、Ｔ２１、Ｔ３１は輝度値である。
【００１３】
はじめに、本発明の擬似ＳＥＭ画像データの生成方法の実施の形態の第１の例を説明する。
本例は、フォトマスク製品のＳＥＭ画像データに類似した擬似ＳＥＭ画像データの生成方法で、簡単には、フォトマスク製品の設計形状に基づく原画像データの各画素において、それぞれ、対象とする画素とその画素の周辺の画素を含む所定の近傍領域の全画素数に対する所定絵柄部の画素数の割合Ｒａを求め、求められた割合Ｒａを、予め、ＳＥＭ像の明暗表示状態に対応して求めておいた、前記割合Ｒａをパラメータとする所定の輝度表示関数Ｆ（Ｒａ）により、対応する輝度値に変換し、変換によって得られた輝度値を、それぞれ、前記原画像の対応する各画素に、その輝度値として割り振った、画像データを新たに作成し、擬似ＳＥＭ画像データとするものである。
先ず、輝度表示関数Ｆ（Ｒａ）の設定方法について簡単に説明しておく。
フォトマスクの設計データのモニター表示状態１１０は、図２（ａ）のように、絵柄部１１１と非絵柄部１１２とがその境界をハッキリ表示されるが、フォトマスク製品の対応するＳＥＭ画像の表示は、図２（ｂ）のように、絵柄部１２１と非絵柄部１２２との境界部に沿い、ハイライト部１２５が発生することが知られている。
図２（ｂ）に示すＳＥＭ画像においては、そのＡ１−Ａ２位置において、絵柄部と非絵柄部との境界部の画素をＡ１側からＡ２側に向かい順にみた場合、各位置とその位置の画素の輝度値の関係は、図２（ｃ）のようになる。
このため、フォトマスク製品のＳＥＭ画像データとの比較に用いる擬似ＳＥＭ像データの作製は、図２（ｃ）に示す特性を考慮して行なう必要がある。
本例の場合は、各画素がこのような特性を満足できるように、対象とする画素とその画素の周辺の画素を含む所定の近傍領域の全画素数に対する所定絵柄部の画素数の割合Ｒａをパラメータとした、図３に示す関数Ｆ（Ｒａ）を用いて、図２（ｃ）に示す特性に対応するものである。
これにより、作製する擬似ＳＥＭ画像データの画像の絵柄部と非絵柄部との境界部における輝度変化を、製品のＳＥＭ像に近い状態にできる。
【００１４】
以下、図１に基づいてその処理フローを簡単に説明する。
設計データ（Ｓ１１）をモニターに表示する。（Ｓ１２）
モニター表示する際に、設計データは画素分割されるが、ここでのモニターは予め決められた所定の画素単位で表示するもので、全画素数はＮで、１番目〜Ｎ番目まであり、ｉ番目の画素をＰｉとする。
予め、近傍領域の範囲を決めておき（Ｓ１３）、先ず、ｉ＝１とし（Ｓ１４）、画素Ｐｉについて、その近傍領域内の全画素を抽出し（Ｓ１６）、全画素数に対する所定絵柄部の画素数の割合Ｒａを算出する。（Ｓ１７）
対象とする画素とその画素の周辺の画素を含む所定の近傍領域としては、対象とする画素を中心とし一定の半径内に含まれる画素領域とするものが挙げられるが、これに限定はされない。
他には、例えば、対象とする画素を中心とし（２ｎ＋１）画素×（２ｎ＋１）画素（ｎは整数）の範囲を近傍領域として挙げられる。
次いで、図３に示す関数Ｆ（Ｒａ）を用いて、算出されたＲａから、画素Ｐｉの輝度値を求める。（Ｓ１８〜Ｓ１９）
関数Ｆ（Ｒａ）を用いた変換により、算出されたＲａに対応する輝度値を求める。
そして、求められた画素Ｐｉの輝度値をメモリに保存する。（Ｓ２０）
次いで、２番目以降の各画素についても、順次、Ｓ１５〜Ｓ２０の処理を行ない、各画素毎に、モニター表示の輝度を求め、求められた輝度値を画素に対応つけてメモリーに保存する。（Ｓ２１〜Ｓ２２〜Ｓ１５〜Ｓ２０）
全画素について行った後に、必要に応じて、メモリに蓄積されている、各画素に対応する得られた輝度値を用いて、全画素のモニター表示を行なう。（Ｓ２３）
尚、上記処理は、どの段階においても、全く画像を表示することなく、データ処理を行なうことが可能であるが、各段階で画面に表示したり、紙にプリントアウトしたりすることは有効である。
【００１５】
次いで、本発明の擬似ＳＥＭ画像データの生成方法の実施の形態の第２の例を説明する。
第２の例も、フォトマスク製品のＳＥＭ画像データに類似した擬似ＳＥＭ画像データの生成方法で、簡単には、製品の設計形状に基づく原画像データの各画素において、それぞれ、対象とする画素とその画素の周辺の画素を含む所定の近傍領域の全画素について輝度値を平均して得られた輝度値Ｒｂ求め、求められた輝度値Ｒｂを、予め、ＳＥＭ像の明暗表示状態に対応して求めておいた、前記輝度値Ｒｂをパラメータとする所定の輝度表示関数Ｇ（Ｒｂ）により、対応する輝度値に変換し、変換によって得られた輝度値を、それぞれ、前記原画像の対応する各画素に、その輝度値として割り振った、画像データを新たに作成し、擬似ＳＥＭ画像データとするものである。
輝度表示関数Ｇ（Ｒｂ）の設定方法も、第１の例と同様、図２（ｃ）に示す特性を考慮して行なったものであるが、第１の例とは異なり、表示したモニターの各画素に対応した輝度値を用い、着目する画素については、その近傍領域の全画素についての輝度値を平均化して得た値を、新たに、表示用の輝度値とするものである。
【００１６】
処理フローは、第１の例のフローにおいて、その処理ステップＳ１７〜Ｓ２０に代え、処理ステップＳ１７１〜Ｓ１９１〜Ｓ２０を行なうものである。
対象画素Ｐｉ（Ｓ１５）について、近傍領域の画素が決定された（Ｓ１６）後、近傍領域の全画素についての輝度値を平均化し、平均の輝度Ｒｂを算出する。（Ｓ１７１）
次いで、図４に示す関数Ｇ（Ｒｂ）を用いて、算出されたＲｂから、画素Ｐｉの輝度値を求める。（Ｓ１８１〜Ｓ１９１）
関数Ｆ（Ｒｂ）を用いた変換により、算出されたＲｂに対応する輝度値を求める。
そして、求められた画素Ｐｉの輝度値をメモリに保存する。（Ｓ２０）
そして、第１の例と同様、全画素について行った後に、必要に応じて、メモリに蓄積されている、各画素に対応する得られた輝度値を用いて、全画素のモニター表示を行なう。（Ｓ２３）
尚、本例においても、各処理は、どの段階においても、全く画像を表示することなく、データ処理を行なうことが可能であるが、各段階で画面に表示したり、紙にプリントアウトしたりすることは有効である。
【００１７】
次に、本発明のフォトマスクの欠陥検査方法の実施の形態の１例を説明する
本例は、フォトマスク製品のＳＥＭ画像と、第１の例あるいは第２の例の擬似ＳＥＭ画像生成方法により作製された擬似ＳＥＭ画像とを比較することにより、欠陥部を抽出するフォトマスクの欠陥検査方法である。
以下、図５に基づいて、本例を説明する。
先ず、製品のＳＥＭ画像とこれに対応する擬似ＳＥＭ画像データの画像を、それぞれ、同じモニターあるいは、同じ性能のモニターに表示する。
この段階で、各画素に対応する輝度値が所定のメモリ部に保存されている。
次いで、ｉ＝１とし、製品のＳＥＭ画像のｉ番目の画素の輝度値Ｔ１ｉ、擬似画像の対応する画素の輝度値Ｔ２ｉを抽出し、輝度値Ｔ１ｉ、輝度値Ｔ２ｉとを比較し（Ｓ４２、Ｓ４３、Ｓ４４）、ｉ番目の製品画素の良否を判定する。（Ｓ４５）
そして、判定結果をメモリに保存する。（Ｓ４６）
次いで、２番目以降の製品のＳＥＭ画像の各画素についても、順次、Ｓ４２〜Ｓ４６の処理を行ない、各画素毎に、画素の良否を判定し、その結果を画素に対応つけてメモリーに保存する。（Ｓ４２、Ｓ４３、Ｓ４４〜Ｓ４６）
製品のＳＥＭ画像の全画素について行った後に、メモリに蓄積されている、各画素に対応する判定結果を用いて、不良画素の連続性、密集性を考慮し、欠陥部を抽出する。（Ｓ４９）
画素の良否の判定は、例えば、輝度値Ｔ１ｉ、輝度値Ｔ２ｉとの差が所定値Ｋａ以下か否か、あるいは、Ｔ１ｉ／Ｔ２ｉが所定値ｋｂ以上であるか否かで行なう。
【００１８】
【発明の効果】
本発明は、上記のように、設計形状の製品のＳＥＭ画像に近いＳＥＭ画像を生成できる、擬似ＳＥＭ画像データの生成方法の提供を可能とし、同時に、制約が少なく、欠陥抽出の精度の面で優れたＳＥＭ画像データを用いたフォトマスクの欠陥検査方法の提供を可能としている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の擬似ＳＥＭ画像データの生成方法の実施の形態例の処理フロー図である。
【図２】図２（ａ）は設計データのモニター表示状態を示した図で、図２（ｂ）は製品のＳＥＭ画像のモニター表示状態を示した図で、図２（ｃ）は図２（ｂ）のＡ１−Ａ２位置において境界部の画素をＡ１側からＡ２側に向かい順にみた場合の、各位置とその位置の画素の輝度値の関係を示した図である。
【図３】関数Ｆ（Ｒａ）を示した図である。
【図４】関数Ｇ（Ｒｂ）を示した図である。
【図５】本発明のフォトマスクの欠陥検査方法の実施の形態の１例の処理フロー図である。
【符号の説明】
１１０設計データのモニター表示状態
１１１絵柄部
１１２非絵柄部
１２０製品のＳＥＭ画像のモニター表示状態
１２１絵柄部（金属層部とも言う）
１２２非絵柄部（ガラス部とも言う）
１２５ハイライト部
Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３輝度値
Ｔ１１、Ｔ２１、Ｔ３１輝度値[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for generating pseudo SEM image data similar to SEM image data of a product and a photomask defect inspection method using a pseudo SEM image.
[0002]
[Prior art]
In recent years, various functions of LSl represented by ASIC have been required to have higher integration and higher functionality due to the trend toward higher functionality and lighter and smaller electronic devices.
That is, an LSI such as an ASIC is required to realize a high function by reducing the chip size as much as possible.
LSIs such as the above ASIC, through function, logic design, circuit design, layout design, etc., produce graphic data for photomask pattern production (also referred to as pattern data), and after producing a photomask using this, It is manufactured through a number of processes in which a pattern of a photomask is transferred onto a wafer by reduction projection exposure or the like and a semiconductor element manufacturing process is performed.
In general, a photomask is arranged on a light-shielding film on a photomask substrate (also referred to as a photomask blank) using the above-described graphic data (pattern data) and using an electron beam exposure apparatus or a photoexposure apparatus such as an excimer wavelength. The photosensitive resist provided is subjected to exposure drawing and developed through an etching process and the like.
That is, an ionizing radiation is irradiated only to a predetermined region by an exposure device on a photosensitive resist coated and dried on a metal thin film of a photomask substrate provided with a light-shielding metal thin film on one surface of the glass substrate. After forming a latent image and developing a photosensitive resist to obtain a resist pattern with a desired shape corresponding to the irradiation area of ionizing radiation, the resist pattern is used as an anti-etching resist and the metal thin film is formed into a resist pattern shape. To obtain a photomask having a desired metal thin film pattern.
In the case where the pattern of the photomask is subjected to reduced projection exposure on the wafer and the pattern is transferred, the photomask is also referred to as a reticle mask.
[0003]
As described above, the pattern of the photomask is transferred onto the wafer by reduction projection exposure or the like to form a circuit pattern on the wafer. Recently, as LSl becomes more highly integrated, the size of the exposure shape has been recently increased. Since (exposure size on the wafer) is further miniaturized and approaches the wavelength of exposure light or becomes smaller than the wavelength of light, defect inspection using SEM image data (electron microscope image data) is also performed. It has become.
In general, defect inspection of a photomask using SEM image data is performed by comparing SEM image data.
When the same pattern is repeated on the photomask, defects are extracted by comparing SEM image data of the same pattern at different positions.
Or, the defect SEM image data prepared in advance and expected to be the same image data are compared with the target image data to extract defects.
However, restrictions such as the requirement that the same pattern repeats on the photomask and the preparation of a good SEM image are serious problems in practice and are not compared with the design information. There was also a problem that the accuracy of extraction was low.
[0004]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-258703 discloses an electron beam inspection method and system for comparing an SEM image and data of an X-ray mask or the like. There is no disclosure of a method for generating a pseudo SEM image that can accurately and satisfactorily compare the above.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-5-258703 (column [0022] to page 15 [0112], page 6, FIG. 1)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the photomask pattern has been further refined and densified, and a defect inspection method using SEM image data has been carried out. Conventionally, the SEM image data is compared with each other. In the photomask defect inspection method using the SEM image data, there are limitations and there is a problem in the accuracy of defect extraction, and this countermeasure has been demanded.
The present invention is intended to provide a photomask defect inspection method using SEM image data corresponding to these, with few restrictions and excellent in defect extraction accuracy. An object of the present invention is to provide a photomask inspection method for extracting defects by comparing target SEM image data and pseudo SEM image data generated based on a design shape of a product.
At the same time, it is intended to provide a method for generating pseudo SEM image data used in such a photomask inspection method.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The method for generating pseudo SEM image data according to the present invention is a method for generating a pseudo SEM image similar to the SEM image of a product having a photomask whose predetermined pattern portion is a metal pattern portion as a product, and the design shape of the product For each pixel of the original image data based on the above, the ratio Ra of the number of pixels of the predetermined picture portion to the total number of pixels in the predetermined neighboring area including the target pixel and the pixels around the pixel is obtained. Ra is converted into a corresponding luminance value by a predetermined luminance display function F (Ra) using the ratio Ra as a parameter, which has been obtained in advance corresponding to the light / dark display state of the SEM image, and is obtained by conversion. the obtained brightness value, respectively, the in each corresponding pixel of the original image data, the allocated as luminance values, in which the image data newly created, and pseudo SEM image data, in advance, SE The ratio of the number of pixels of the predetermined picture portion to the total number of pixels in the vicinity of the pixels of the image data representing the design shape of the product corresponding to the highlight position, which is obtained corresponding to the light / dark display state of the image, is R1. And, when the brightness of the SEM image inside the glass part, the brightness of the highlight part, and the brightness of the metal part inside are T1, T2, and T3, respectively, the predetermined brightness display function F (Ra) is When Ra is in the range of 0 to 0.5, the brightness is T1, R1 is the brightness T2, 1.0 is the brightness T3, Ra is 0.5 to R1, and Ra = 0.5 and F (Ra) = T1 And Ra = R1, F (Ra) = T2, and when Ra is between R1 and 1.0, Ra = R1, F (Ra) = T2 and Ra = 1.0, F (Ra) = T3 are those represented point by a straight line connecting the said neighboring region is previously brightness display of the SEM image It is characterized in that the one that is determined in response to the state.
In the above, the predetermined neighboring region including the target pixel and pixels around the pixel is a pixel region included in a certain radius with the target pixel as a center. Is.
In addition, the brightness of the SEM image inside the glass part and the brightness of the metal part inside here are brightnesses that are not affected by the brightness characteristics of the boundary part between the glass part and the metal part of the SEM image. , Which corresponds to the brightness of the center of a sufficiently large glass portion of the photomask or the center of a sufficiently large metal portion, respectively.
[0008]
Alternatively, the pseudo SEM image data generation method according to the present invention is a method for generating a pseudo SEM image similar to the SEM image of a product in which a photomask whose predetermined pattern portion is a metal pattern portion is used as a product. For each pixel of the original image data based on the shape, a luminance value Rb obtained by averaging the luminance values for all pixels in a predetermined neighboring area including the target pixel and pixels around the pixel, The obtained luminance value Rb is converted into a corresponding luminance value by a predetermined luminance display function G (Rb) that has been obtained in advance corresponding to the light and dark display state of the SEM image and uses the luminance value Rb as a parameter. Then, the brightness value obtained by the conversion is assigned to each corresponding pixel of the original image data as the brightness value, and image data is newly created to obtain pseudo SEM image data. In advance, it had been determined to correspond to the brightness display state of the SEM image, corresponding to the corresponding to the highlight position and metal pattern portion position, the luminance value Rb of the pixels of the original image data based on the design shape of the product , R11 and R21, respectively, and the brightness of the SEM image inside the glass part, the brightness of the highlight part, and the brightness of the metal part inside are T11, T21, and T31, respectively. (Rb) is luminance T1, R11 is luminance T21, R21 is luminance T31, and Rb is luminance T31 in the range of Rb from 0 to 0.5 × R21, and Rb = 0.5 × R21 when Rb is between 0.5 × R21 and R11. , G (Rb) = T11 and a line connecting Rb = R11 and G (Rb) = T21, and when Rb is between R11 to R21, Rb = R11 and G (Rb) = T21 Rb = R21, G (Rb) = T31 Are those represented by the straight line connecting the points, before Symbol neighboring region in advance, and is characterized in that in which is determined in correspondence to the brightness display state of SEM image.
In the above, the predetermined neighboring region including the target pixel and pixels around the pixel is a pixel region included in a certain radius with the target pixel as a center. Is.
Here, the luminance value R11 of the pixel of the original image data based on the design shape of the product corresponding to the metal picture portion position is a luminance that is not affected by the luminance characteristics of the boundary portion between the glass portion and the metal portion of the SEM image. This corresponds to the luminance at the center of a sufficiently large metal portion of the photomask.
In addition, in the above, the predetermined neighboring region including the target pixel and pixels around the pixel is a pixel region that is included in a certain radius with the target pixel as a center. To do.
[0009]
The defect inspection method for a photomask of the present invention is a photomask defect inspection method for extracting defects from SEM image data of a product, and includes the SEM image data of a product and the pseudo of the present invention corresponding to the SEM image data. A defect portion is extracted by comparing the pseudo SEM image data produced by the SEM image data generation method.
[0010]
[Action]
The pseudo SEM image data generation method according to the present invention enables generation of pseudo SEM image data close to the SEM image data of a product having a design shape by adopting such a configuration.
Specifically, for each pixel of the original image data based on the design shape of the product, the pixels of the predetermined pattern portion with respect to the total number of pixels in a predetermined neighboring area including the target pixel and pixels around the pixel. The ratio Ra of the number is obtained, and the obtained Ra is determined in advance corresponding to the bright and dark display state of the SEM image, and corresponds to a predetermined luminance display function F (Ra) using the ratio Ra as a parameter. Converting to a luminance value, and assigning the luminance value obtained by the conversion to each corresponding pixel of the original image data as the luminance value, newly creating image data to be pseudo SEM image data Or, for each pixel of the original image data based on the design shape of the product, the brightness of all the pixels in a predetermined neighboring area including the target pixel and the peripheral pixels adjacent to the target pixel is determined. The luminance value Rb obtained by averaging the values is obtained, and the obtained luminance value Rb is obtained in advance corresponding to the bright and dark display state of the SEM image, and the predetermined luminance display using the luminance value Rb as a parameter. A function G (Rb) is used to convert to a corresponding brightness value, and the brightness value obtained by the conversion is newly assigned to each corresponding pixel of the original image data as the brightness value, and image data is newly created However, this is achieved by using pseudo SEM image data.
Examples of the predetermined neighborhood region including the target pixel and the pixels around the pixel include a pixel region that is included in a certain radius with the target pixel at the center.
[0011]
According to the photomask defect inspection method of the present invention, it is possible to provide a photomask defect inspection method using SEM image data with less restrictions and excellent defect extraction accuracy by adopting such a configuration. Yes.
Specifically, the SEM image data of the product to be inspected can be compared with the pseudo SEM image data generated based on the original image data based on the design shape of the product, that is, the inspection object is directly compared with the design information. This makes it possible to improve the accuracy of defect extraction.
When the design data (design pattern data) is represented by a graphic code expression such as a polygon, a rectangle, or a trapezoid, original image data can be obtained by converting the whole or a part into a raster format.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a process flow diagram of an embodiment of a method for generating pseudo SEM image data according to the present invention. FIG. 2A is a diagram showing a monitor display state of design data, and FIG. FIG. 2C is a diagram showing the monitor display state of the SEM image. FIG. 2C shows each position and its position when the pixels at the boundary portion are viewed from the A1 side to the A2 side in the A1-A2 position in FIG. FIG. 3 is a diagram showing a function F (Ra), FIG. 4 is a diagram showing a function G (Rb), and FIG. 5 is a photomask of the present invention. It is a processing flowchart of one example of embodiment of the defect inspection method of this.
In FIG. 1, S11 to S24, S171 to S191, and S41 to S49 in FIG. 5 are processing steps.
2 and 3, 110 is a monitor display state of design data, 111 is a pattern portion, 112 is a non-pattern portion, 120 is a monitor display state of an SEM image of a product, 121 is a pattern portion (also referred to as a metal layer portion), 122 is a non-picture part (also referred to as a glass part), 125 is a highlight part, T1, T2, T3, T11, T21, and T31 are luminance values.
[0013]
First, a first example of an embodiment of a method for generating pseudo SEM image data according to the present invention will be described.
This example is a method for generating pseudo SEM image data similar to SEM image data of a photomask product. For simplicity, in each pixel of original image data based on the design shape of the photomask product, The ratio Ra of the number of pixels of the predetermined picture portion with respect to the total number of pixels in the predetermined vicinity area including the pixels around the pixel is obtained, and the obtained ratio Ra is obtained in advance corresponding to the light and dark display state of the SEM image. The predetermined luminance display function F (Ra) using the ratio Ra as a parameter is converted into a corresponding luminance value, and the luminance value obtained by the conversion is respectively applied to each corresponding pixel of the original image. Image data assigned as the luminance value is newly created and used as pseudo SEM image data.
First, a method for setting the luminance display function F (Ra) will be briefly described.
In the monitor display state 110 of the photomask design data, as shown in FIG. 2A, the picture part 111 and the non-picture part 112 are clearly displayed at the boundary, but the corresponding SEM image of the photomask product is displayed. As shown in FIG. 2B, it is known that a highlight portion 125 is generated along the boundary portion between the pattern portion 121 and the non-pattern portion 122.
In the SEM image shown in FIG. 2B, when the pixels at the boundary between the picture part and the non-picture part are viewed in order from the A1 side to the A2 side at the A1-A2 position, each position and the pixel at that position are displayed. The relationship between the luminance values is as shown in FIG.
For this reason, it is necessary to produce the pseudo SEM image data used for comparison with the SEM image data of the photomask product in consideration of the characteristics shown in FIG.
In the case of this example, the ratio Ra of the number of pixels of the predetermined picture portion to the total number of pixels of the predetermined neighboring region including the target pixel and pixels around the pixel so that each pixel can satisfy such characteristics. 2 corresponds to the characteristics shown in FIG. 2C using the function F (Ra) shown in FIG.
Thereby, the luminance change in the boundary part of the image part of a pseudo | simulated SEM image data to produce and a non-picture part can be made into the state close | similar to the SEM image of a product.
[0014]
Hereinafter, the process flow will be briefly described with reference to FIG.
The design data (S11) is displayed on the monitor. (S12)
At the time of monitor display, the design data is divided into pixels, but the monitor here displays the data in units of a predetermined pixel, and the total number of pixels is N, from 1st to Nth, i Let the pixel be Pi.
The range of the neighboring area is determined in advance (S13). First, i = 1 is set (S14), and all pixels in the neighboring area are extracted for the pixel Pi (S16). A ratio Ra of the number of pixels is calculated. (S17)
Examples of the predetermined neighboring area including the target pixel and the pixels around the pixel include a pixel area that is included in a certain radius centered on the target pixel, but is not limited thereto.
In addition, for example, a range of (2n + 1) pixels × (2n + 1) pixels (n is an integer) with the target pixel as the center can be cited as the vicinity region.
Next, the brightness value of the pixel Pi is obtained from the calculated Ra using the function F (Ra) shown in FIG. (S18-S19)
A luminance value corresponding to the calculated Ra is obtained by conversion using the function F (Ra).
Then, the obtained luminance value of the pixel Pi is stored in the memory. (S20)
Next, the processing of S15 to S20 is sequentially performed for each of the second and subsequent pixels, and the luminance of the monitor display is obtained for each pixel, and the obtained luminance value is stored in the memory in association with the pixel. (S21-S22-S15-S20)
After performing all the pixels, if necessary, monitor display of all the pixels is performed using the obtained luminance value corresponding to each pixel stored in the memory. (S23)
Note that the above processing can perform data processing without displaying any image at any stage, but it is effective to display on the screen or print out on paper at each stage. is there.
[0015]
Next, a second example of the embodiment of the pseudo SEM image data generation method of the present invention will be described.
The second example is also a method of generating pseudo SEM image data similar to the SEM image data of the photomask product. For simplicity, in each pixel of the original image data based on the design shape of the product, The luminance value Rb obtained by averaging the luminance values for all the pixels in the predetermined neighborhood area including the pixels around the pixel is obtained, and the obtained luminance value Rb is previously determined in correspondence with the light and dark display state of the SEM image. The obtained luminance value Rb is converted into a corresponding luminance value by a predetermined luminance display function G (Rb) using the luminance value Rb as a parameter, and the luminance value obtained by the conversion is converted into each corresponding value of the original image. Image data newly assigned to the pixel as its luminance value is newly created and used as pseudo SEM image data.
Similarly to the first example, the setting method of the luminance display function G (Rb) is performed in consideration of the characteristics shown in FIG. 2C. However, unlike the first example, the display function of the displayed monitor is different. A luminance value corresponding to each pixel is used, and for a pixel of interest, a value obtained by averaging the luminance values of all the pixels in the vicinity region is newly set as a luminance value for display.
[0016]
The processing flow is to perform processing steps S171 to S191 to S20 instead of the processing steps S17 to S20 in the flow of the first example.
For the target pixel Pi (S15), after the pixels in the neighboring area are determined (S16), the luminance values for all the pixels in the neighboring area are averaged, and the average luminance Rb is calculated. (S171)
Next, the brightness value of the pixel Pi is obtained from the calculated Rb using the function G (Rb) shown in FIG. (S181 to S191)
A luminance value corresponding to the calculated Rb is obtained by conversion using the function F (Rb).
Then, the obtained luminance value of the pixel Pi is stored in the memory. (S20)
Then, as in the first example, after all the pixels are used, monitor display of all the pixels is performed using the obtained luminance value corresponding to each pixel, which is stored in the memory, as necessary. (S23)
In this example as well, each process can perform data processing without displaying any image at any stage, but it can be displayed on the screen or printed out on paper at each stage. It is effective to do.
[0017]
Next, an example of an embodiment of the photomask defect inspection method according to the present invention will be described based on the SEM image of the photomask product and the pseudo SEM image generation method of the first example or the second example. This is a defect inspection method for a photomask in which a defective portion is extracted by comparing the produced pseudo SEM image.
Hereinafter, this example will be described with reference to FIG.
First, an SEM image of a product and an image of pseudo SEM image data corresponding thereto are displayed on the same monitor or a monitor having the same performance.
At this stage, the luminance value corresponding to each pixel is stored in a predetermined memory unit.
Next, i = 1, the luminance value T1i of the i-th pixel of the SEM image of the product and the luminance value T2i of the corresponding pixel of the pseudo image are extracted, and the luminance value T1i and the luminance value T2i are compared (S42, S43). , S44), the quality of the i-th product pixel is determined. (S45)
Then, the determination result is stored in the memory. (S46)
Next, the processing of S42 to S46 is sequentially performed for each pixel of the SEM image of the second and subsequent products, and the quality of the pixel is determined for each pixel, and the result is stored in the memory in association with the pixel. . (S42, S43, S44-S46)
After all the pixels of the SEM image of the product are used, the defective portion is extracted in consideration of the continuity and denseness of the defective pixels using the determination result corresponding to each pixel stored in the memory. (S49)
The determination of the quality of the pixel is performed based on, for example, whether or not the difference between the luminance value T1i and the luminance value T2i is a predetermined value Ka or less, or whether T1i / T2i is a predetermined value kb or more.
[0018]
【The invention's effect】
As described above, the present invention makes it possible to provide a method for generating pseudo SEM image data that can generate an SEM image close to an SEM image of a product having a design shape. It is possible to provide a photomask defect inspection method using excellent SEM image data.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a process flow diagram of an embodiment of a method for generating pseudo SEM image data according to the present invention.
2A is a diagram showing a monitor display state of design data, FIG. 2B is a diagram showing a monitor display state of a product SEM image, and FIG. 2C is a diagram showing FIG. It is the figure which showed the relationship between each position and the luminance value of the pixel of the position when the pixel of a boundary part is seen in order from A1 side to A2 side in the A1-A2 position of (b).
FIG. 3 is a diagram illustrating a function F (Ra).
FIG. 4 is a diagram showing a function G (Rb).
FIG. 5 is a process flow diagram of an example of an embodiment of a photomask defect inspection method of the present invention.
[Explanation of symbols]
110 Monitor display state of design data 111 Picture part 112 Non-picture part 120 Monitor display state of SEM image of product 121 Picture part (also referred to as metal layer part)
122 Non-picture part (also called glass part)
125 Highlight portion T1, T2, T3 Luminance value T11, T21, T31 Luminance value

Claims

A photomask in which the predetermined pattern portion is a metal pattern portion is a product, and a pseudo SEM image generation method similar to the SEM image of the product, for each pixel of the original image data based on the design shape of the product, The ratio Ra of the number of pixels in the predetermined picture portion to the total number of pixels in the predetermined neighborhood area including the target pixel and pixels around the pixel is obtained, and the obtained Ra is previously displayed in the bright and dark display state of the SEM image. Are converted into corresponding luminance values by a predetermined luminance display function F (Ra) using the ratio Ra as a parameter, and the luminance values obtained by the conversion are respectively converted into the original image data. to each pixel of the corresponding, allocated as a luminance value, to create an image data newly, intended to pseudo SEM image data, previously, had been determined to correspond to the brightness display state of the SEM image, The ratio of the number of pixels of the predetermined picture portion to the total number of pixels in the vicinity area of the pixels of the image data representing the design shape of the product corresponding to the illite position is R1, and the brightness and highlight on the inside of the glass portion of the SEM image When the brightness of the part and the brightness of the metal part inside are T1, T2, and T3, respectively, the predetermined brightness display function F (Ra) is the brightness T1 and R1 in the range of Ra from 0 to 0.5. When the brightness is T2 and 1.0 and the brightness is T3, Ra = 0.5, F (Ra) = T1 and Ra = R1, F (Ra) = T2 are connected to Ra = 0.5 to R1. Expressed as a straight line, Ra between R1 and 1.0 is expressed as a straight line connecting points Ra = R1, F (Ra) = T2 and points Ra = 1.0, F (Ra) = T3 , and the said neighboring region in advance, especially that one which is determined in correspondence with the brightness display state of the SEM image The method of generating the pseudo SEM image data to.

2. The pixel region according to claim 1, wherein a predetermined neighboring region including a target pixel and pixels around the pixel is a pixel region included in a certain radius with the target pixel as a center. Generation method of pseudo SEM image data.

A method for generating a pseudo SEM image similar to an SEM image of a product, in which a photomask whose predetermined pattern portion is a metal pattern portion is a product, and for each pixel of original image data based on the design shape of the product, The luminance value Rb obtained by averaging the luminance values for all the pixels in a predetermined neighboring area including the target pixel and the pixels around the pixel is obtained, and the obtained luminance value Rb is obtained in advance from the brightness of the SEM image. A predetermined luminance display function G (Rb) using the luminance value Rb as a parameter, which has been obtained corresponding to the display state, is converted into a corresponding luminance value, and the luminance value obtained by the conversion is each corresponding pixel of the original image data, the allocated as the luminance value, the image data newly created, in which the pseudo SEM image data, in advance, our seeking to correspond to dark display state of the SEM image Also, the luminance values Rb of the pixels of the original image data based on the design shape of the product corresponding to the highlight position and corresponding to the metal picture part position are R11 and R21, respectively, and the SEM image in the middle of the glass part When the luminance, the luminance of the highlight portion, and the luminance of the middle portion of the metal portion are T11, T21, and T31, respectively, the predetermined luminance display function G (Rb) has a range of Rb from 0 to 0.5 × R21. The brightness T1, R11 is the brightness T21, the brightness T21 is the brightness T31, and when Rb is between 0.5 × R21 and R11, the point of Rb = 0.5 × R21, G (Rb) = T11 and Rb = R11, G (Rb ) = Represented by a straight line connecting points T21, and Rb between R11 and R21 is represented by a straight line connecting points Rb = R11, G (Rb) = T21 and points Rb = R21, G (Rb) = T31. is intended to be, pre-Symbol vicinity region, Because, the method of generating the pseudo SEM image data, characterized in that the determined corresponding to the brightness display state of SEM image.

4. The pixel area according to claim 3, wherein a predetermined neighboring area including the target pixel and pixels around the pixel is a pixel area included in a certain radius with the target pixel as a center. Generation method of pseudo SEM image data.

A defect inspection method for a photomask for extracting defects from a SEM image of a product, the SEM image data of the product, and pseudo SEM image data produced by the method according to claim 1 corresponding to the SEM image data A defect inspection method for a photomask, wherein a defect portion is extracted by comparing