(57)【要約】【課題】位相シフトマスク毎の透過率や位相差などの出来映え（光学的特性の個体差）に応じて、検出すべき欠陥サイズの判定基準を適正化する位相シフトマスクの検査方法、位相シフトマスクの検査装置及び半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】位相シフターの透過率及び位相の少なくともいずれかが、位相シフトマスクに存在する欠陥のウェーハへの転写性に与える影響を予め求め、検査する位相シフトマスクの位相シフターの透過率及び位相の前記少なくともいずれかを測定し、前記位相シフターの透過率及び位相の前記少なくともいずれかの測定値と、前記予め求めた影響と、に基づいて、位相シフトマスクに存在する欠陥の判定基準を設定し、前記設定された判定基準に基づいて前記位相シフトマスクの欠陥を検査すること、を特徴とする位相シフトマスクの検査方法が提供される。【選択図】図１
2008242113.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
位相シフターの透過率及び位相の少なくともいずれかが、位相シフトマスクに存在する欠陥のウェーハへの転写性に与える影響を予め求め、
検査する位相シフトマスクの位相シフターの透過率及び位相の前記少なくともいずれかを測定し、
前記位相シフターの透過率及び位相の前記少なくともいずれかの測定値と、前記予め求めた影響と、に基づいて、位相シフトマスクに存在する欠陥の判定基準を設定し、
前記設定された判定基準に基づいて前記位相シフトマスクの欠陥を検査すること、
を特徴とする位相シフトマスクの検査方法。
【請求項２】
前記影響は、前記位相シフトマスクに存在する前記欠陥のサイズと、前記欠陥に対応して前記ウェーハ上に転写されるパターン上での欠陥のサイズと、の関係であることを特徴とする請求項１記載の位相シフトマスクの検査方法。
【請求項３】
前記位相シフターの透過率及び位相の前記少なくともいずれかと、前記位相シフトマスクに存在する欠陥の判定基準と、の相関を予め求めることを特徴とする請求項１記載の位相シフトマスクの検査方法。
【請求項４】
位相シフターの透過率及び位相の少なくともいずれかを測定する誤差測定手段と、
位相シフターの透過率及び位相の前記少なくともいずれかと、位相シフトマスクに存在する欠陥の判定基準と、の関係に関するデータを格納する判定基準データ格納部と、
位相シフトマスクに形成された前記位相シフターのパターンを観察するパターン観察手段と、
前記位相シフターの透過率及び位相の前記少なくともいずれかの測定値に基づいて、前記判定基準データ格納部に格納されている前記データから位相シフトマスクに存在する欠陥の判定基準を設定し、前記パターン観察手段により観察されたパターンに存在する欠陥の合否を判定する欠陥判定手段と、
を備えたことを特徴とする位相シフトマスクの検査装置。
【請求項５】
前記判定手段は、前記位相シフトマスクに関する設計データに基づいて形成したパターンと、前記パターン観察手段により観察させた前記パターンと、を比較することにより、前記欠陥を抽出することを特徴とする請求項４記載の位相シフトマスクの検査装置。
【請求項６】
前記判定手段は、位相シフトマスクのうちの同一の設計データに基づいて作成された異なる部分のパターンを前記パターン観察手段によりそれぞれ観察させて比較することにより、前記欠陥を抽出することを特徴とする請求項４記載の位相シフトマスクの検査装置。
【請求項７】
請求項１乃至３のいずれか１つに記載の位相シフトマスクの検査方法に基づいて位相シフトマスクの検査を行い、
前記位相シフトマスクの欠陥の検査の結果、合格した前記位相シフトマスクを用いて露光処理を行う工程を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位相シフトマスクの検査方法、位相シフトマスクの検査装置及び半導体装置の製造方法に関し、より具体的には、半導体装置などの製造に用いる位相シフトマスクの検査方法、位相シフトマスクの検査装置及び半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
大規模集積回路（ＬＳＩ：Large Scale Integrated circuit）などの高精度で微細なデバイスは、フォトマスクに形成されたパターンを基板上に転写させるフォトリソグラフィ工程を経て製造される。このフォトリソグラフィ工程において用いられるフォトマスクのひとつに位相シフトマスクがある。位相シフトマスクは、完全な遮光の有無を制御するバイナリマスクとは異なり、光の位相・透過率を制御することで転写特性を改善させたマスクである。位相シフトマスクには幾つかの種類があり、バイナリマスクの遮光膜の代わりに位相シフト機能と透過率制御機能とを有するハーフトーン位相シフターを設けて透過光の位相を１８０°程度反転させるハーフトーン位相シフトマスクや、遮光膜が形成されていない開口部に溝を切るなどして透過光の位相を１８０°程度反転させる彫り込み型位相シフトマスクなどがある。
【０００３】
位相シフトマスクを形成する際には、転写性に影響を与える欠陥がないように形成する必要がある。しかし、位相シフトマスクの製造工程におけるダスト、レジストのピンホール、ノイズなどが原因で、本来除去されるべき膜が残る黒欠陥、必要な膜が除去されてしまう白欠陥、パターン寸法や角部形状の不良などが生じる場合がある。そのため、製造した位相シフトマスクの検査を行い不良品を排除する必要が生じる。
【０００４】
位相シフトマスクの検査では、欠陥のサイズが所定のスペックと比較して許容範囲内にあるか否かの判定をしている。この際に、所定のスペックは、パターン設計時に決められた値または基準となる特定の位相シフトマスクで測定した１つの値に固定されていた（特許文献１）。  
一方、半導体集積回路用のフォトマスクを検査する方法において、描画パターンの寸法により検査の閾値を適宜選択する技術が開示されている。（特許文献２）。
【特許文献１】特開２００２−１４４５９号公報
【特許文献２】特開２００４−１９１９５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、実際には、位相シフトマスクのパターンの欠陥の他にも、位相シフターの透過率や位相差にも個体差が生じる。そして、本発明者の得た知見によれば、この透過率や位相差などの個体差がウェーハへの転写性、ひいては検査の結果に影響を与えることが判明した。そのため、このような光学的特性の個体差を考慮せず固定的な１つの閾値を欠陥の検査の判定基準に用いると、同じような欠陥サイズであってもウェーハへの転写性が位相シフトマスク毎に異なり結果として位相シフトマスクの欠陥の正確な検査ができなかった。
【０００６】
本発明は、位相シフトマスク毎の透過率や位相差などの光学的特性の出来映え（光学的特性の個体差）に応じて、検出すべき欠陥サイズの判定基準を適正化する位相シフトマスクの検査方法、位相シフトマスクの検査装置及び半導体装置の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によれば、位相シフターの透過率及び位相の少なくともいずれかが、位相シフトマスクに存在する欠陥のウェーハへの転写性に与える影響を予め求め、検査する位相シフトマスクの位相シフターの透過率及び位相の前記少なくともいずれかを測定し、前記位相シフターの透過率及び位相の前記少なくともいずれかの測定値と、前記予め求めた影響と、に基づいて、位相シフトマスクに存在する欠陥の判定基準を設定し、前記設定された判定基準に基づいて前記位相シフトマスクの欠陥を検査すること、を特徴とする位相シフトマスクの検査方法が提供される。
【０００８】
また、本発明の他の一態様によれば、位相シフターの透過率及び位相の少なくともいずれかを測定する誤差測定手段と、位相シフターの透過率及び位相の前記少なくともいずれかと、位相シフトマスクに存在する欠陥の判定基準と、の関係に関するデータを格納する判定基準データ格納部と、位相シフトマスクに形成された前記位相シフターのパターンを観察するパターン観察手段と、前記位相シフターの透過率及び位相の前記少なくともいずれかの測定値に基づいて、前記判定基準データ格納部に格納されている前記データから位相シフトマスクに存在する欠陥の判定基準を設定し、前記パターン観察手段により観察されたパターンに存在する欠陥の合否を判定する欠陥判定手段と、を備えたことを特徴とする位相シフトマスクの検査装置が提供される。
【０００９】
また、本発明のさらに他の一態様によれば、上記の位相シフトマスクの検査方法に基づいて位相シフトマスクの検査を行い、前記位相シフトマスクの欠陥の検査の結果、合格した前記位相シフトマスクを用いて露光処理を行う工程を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、位相シフトマスク毎の透過率や位相差などの出来映え（光学的特性の個体差）に応じて、検出すべき欠陥サイズの判定基準を適正化する位相シフトマスクの検査方法、位相シフトマスクの検査装置及び半導体装置の製造方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、ハーフトーン位相シフトマスクの場合を例に挙げ、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。  
図１は、本発明の第１の実施形態である位相シフトマスクの検査方法を表すフローチャートである。  
図２は、比較例である位相シフトマスクの従来の検査方法を表すフローチャートである。
【００１２】
まず、比較例から説明する。  
位相シフトマスクは、下地となる石英などの透光性の基板の上に、モリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ）やクロムフロライド（ＣｒＦ）などからなる位相シフター（位相シフト効果を有するパターン部）が所定のパターンで設けられた構造を有する。
【００１３】
本比較例の場合、図２に表したように、まず位相シフトマスクのパターン部分である位相シフターの透過率及び位相が所定のスペックに収まっているか否かを検査する（ステップ２００）。なお、透過率としては、位相シフターの絶対透過率と、下地に対する位相シフターの相対透過率と、がある。絶対透過率は、石英などの投光性の基板とその上に形成された位相シフターを透過する光の透過率である。透過率誤差とは、設計上の透過率からのずれをいう。一方、位相は、位相シフターを透過した光の位相の絶対値でもよいが、基板を透過した光の位相と位相シフターを透過した光の位相との位相差であってもよい。通常は、この位相差が１８０°となるように形成される。そして、位相の誤差とは、設計上の位相からのずれをいう。
【００１４】
これらの誤差を測定したら、次に、位相シフトマスクに存在する黒欠陥、白欠陥、パターン寸法や角部形状の不良などを予め定められた欠陥判定基準に照らし合わせて、欠陥サイズが所定のスペックに収まっているか否かを検査する（ステップ２１０）。
【００１５】
本比較例の場合、透過率及び位相の検査（ステップ２００）から得られる結果と、欠陥サイズの検査（ステップＳ２１０）から得られる結果と、はそれぞれ独立に判断され、位相シフトマスクの総合的な合否判定がなされる。
【００１６】
ここで、位相シフターの透過率及び位相と、欠陥サイズのスペックには、それぞれある許容値幅があり、その閾値や許容値の幅は、例えばその位相シフトマスクを用いて製造する半導体装置のデザインルールなどから決定される。
【００１７】
ところが、欠陥サイズの閾値や許容値は、透過率や位相の影響を受けて変化する。すなわち、欠陥を有する位相シフトマスクを用いてウェーハ上にパターンを露光した場合に、マスクの欠陥に対応してウェーハ上に形成されたパターンにも欠陥が生ずる。しかし、ウェーハ上での欠陥のサイズは、マスクの欠陥のサイズだけではなく、位相シフターの透過率や位相によっても変化する。
【００１８】
以下、透過率の誤差及び位相の誤差が、ウェーハへの転写性に与える影響について説明する。  
図３は、透過率の誤差及び位相の誤差が、ウェーハへの転写性に与える影響を説明するための概念図である。  
図３（ａ）及び（ｂ）は、位相シフトマスク上のパターンを表し、図３（ｃ）及び（ｄ）は、これらマスクを用いてウェーハ上に転写したパターンをそれぞれ表す。  
図３（ａ）及び（ｂ）に表した位相シフトマスクは、いずれもライン・アンド・スペースのパターンを有し、そのライン部に欠陥がある。図３（ａ）及び（ｂ）に表した位相シフトマスクの欠陥は同一のサイズである。また、図３（ａ）に表した位相シフトマスクは、位相シフターの位相の誤差も透過率の誤差も小さく、図３（ｂ）に表した位相シフトマスクは、位相シフターの位相の誤差も透過率の誤差も大きい。
【００１９】
このような場合、これらの位相シフトマスクを用いてウェーハ上に転写したパターンに生ずる欠陥のサイズΔｄは同一ではなく、位相の誤差や透過率の誤差が大きいほど、ウェーハ上での欠陥のサイズが大きくなる、またはウェーハのパターン寸法を変動させる割合が大きくなる傾向がある。すなわち、ウェーハ上に転写される欠陥のサイズΔｄは、位相シフトマスク上での欠陥のサイズだけでなく、位相シフターの位相の誤差や透過率の誤差によっても変動する。従って、位相や透過率の誤差を無視して画一的に設定した閾値に基づいて位相シフターの欠陥のサイズを判定すると、欠陥の過検出や検出不足が生ずる場合がある。
【００２０】
つまり、図２に表した比較例においては、欠陥検査（ステップ２１０）において、マスク上では許容範囲に入る（合格）欠陥サイズであっても転写後のウェーハ上では不合格になる場合や、逆に、マスク上では不合格になる欠陥サイズであっても転写後のウェーハ上では許容範囲に入る（合格）場合もあり、欠陥検査の検査精度や信頼性が低下するという問題があった。
【００２１】
以上説明したように、ウェーハ上に形成されるパターンの欠陥のサイズを所定値以下にするためには、単に位相シフトマスクのパターンの欠陥のサイズのみを管理すればよいのではなく、位相の誤差や透過率の誤差も考慮する必要がある。  
これに対して、本実施形態によれば、位相シフトマスクのパターンの欠陥を検査する際に、画一的に設定した閾値に基づいて判定するのではなく、位相の誤差や透過率の誤差を考慮に入れることにより、正確な検査が可能となる。なお、位相の誤差と透過率の誤差の両方を考慮すれば、位相シフトマスクのパターンの欠陥の判定基準を極めて正確に設定できるが、位相の誤差と透過率の誤差のいずれかのみを考慮して欠陥の判定基準を設定しても、従来よりも正確な判定が可能となる。
【００２２】
以下、本実施形態の検査方法について説明する。  
本実施形態においては、図１に表したように、まず透過率誤差と位相誤差がウェーハへの転写性に与える影響を調べる（ステップＳ１００）。ウェーハへの転写性とは、位相シフトマスク上での欠陥のサイズや形状と、これを転写してウェーハ上に形成されるパターンに生ずる欠陥のサイズや形状との関係である。この影響は、シミュレーションにより調べることができ、または露光実験により調べることもできる。またこの際に、位相シフターの材質や寸法形状ごとに、ウェーハへの転写性への影響を調べておくとよい。
【００２３】
次にステップＳ１００の結果に基づき、ウェーハへの転写性の影響を考慮して欠陥サイズの判定基準を適正化し、分類する（ステップＳ１１０）。例えば、位相や透過率の誤差がある値の時には、ウェーハ上に転写したパターンに生ずる欠陥が強調されたり、欠陥のサイズが拡大するような場合には、その位相や透過率の誤差の場合には位相シフトマスク上での欠陥のサイズの許容値を小さくする。逆に、ウェーハ上に転写したパターンに生ずる欠陥が抑止されたり、欠陥のサイズが小さくなるような場合には、その位相や透過率の誤差の場合には位相シフトマスク上での欠陥のサイズの許容値を大きくしてもよい。
【００２４】
ステップＳ１１０において分類した結果は、データベース化してもよい。例えば、位相シフトマスク上で許容される欠陥のサイズを、位相や透過率の誤差に応じてそれぞれ設定したテーブルを作成することができる。  
図４は、このようにしてデータベース化された判定基準を例示する概念図である。  
位相シフトマスク上で許容されるパターンの欠陥のサイズの上限値（判定基準）は、透過率の誤差と、位相の誤差と、の組み合わせに応じてそれぞれ設定することができる。透過率の誤差がゼロで、位相の誤差もゼロである場合には、位相シフトマスクにおける欠陥サイズの判定基準は設計上の基準値とすることができる。そして、透過率や位相が誤差を有する場合は、その誤差の量に応じて位相シフトマスクにおける欠陥サイズの判定基準が上下する。つまり、欠陥サイズの判定基準は、透過率の誤差と位相の誤差とのマトリクスにより設定することができる。この場合、透過率の誤差と位相の誤差は、それぞれ範囲により表現すると便利である。
【００２５】
なお、図４においては、位相シフトマスクにおける欠陥のサイズの判定基準のテーブルを例示したが、本発明はこれには限定されず、例えば、位相シフトマスクの欠陥の面積についてのデータベースを作成してもよい。また、テーブルの代わりに、換算式を作成してもよい。例えば、透過率の誤差と位相の誤差と位相シフトマスクの欠陥の判定基準との関係を表す換算式を作成することができる。
再び図１に戻って説明を続けると、欠陥サイズの判定基準を適正化し分類したら（ステップＳ１１０）、実際に製造した位相シフトマスクの透過率誤差と位相誤差を測定し、その測定値に合致または最も近似した値に対応する判定基準を、ステップＳ１１０で段階的に分類されたものの中から選択する（ステップＳ１２０）。ステップＳ１００において得られた結果を判定基準に予め盛り込み、適正化された判定基準値をデータベース化しておけば、透過率誤差と位相誤差が得られた時点で、適正化された判定基準値を簡単に割り出すことができ便利である。
【００２６】
ここで、透過率誤差と位相誤差は、透過率、位相の測定値とそれらの設計値との差により得られる。透過率は、露光する際に用いられる波長と同一の波長を有する光を用い、透過光量から測定することができる。また、位相は、露光する際に用いられる波長と同一の波長を有する光を用い、位相シフターと光透過部（基板）をそれぞれ透過した光を干渉させて得られる干渉光強度信号から測定することができる。具体的には、透過率誤差と位相誤差は、例えば、後述するような誤差測定手段７０により求めることができるがこれに限定されるわけではない。    
その後、ステップＳ１２０で選択された判定基準を用いて、位相シフトマスクのパターンの欠陥検査を行う（ステップＳ１３０）。すなわち、図４に関して前述したように、透過率と位相の誤差に応じて設定した判定基準に基づき、位相シフトマスク上での欠陥を検査しその合否を判定する。このように、本実施形態によれば、位相シフトマスクの位相シフターの透過率と位相の出来映え（光学的特性の個体差）に応じた欠陥サイズ判断基準を簡単に選択することが可能となるので、欠陥検査の検査精度や信頼性が向上するとともに、検査能率の向上をも図ることができる。なお、欠陥の程度により修復が可能なものは検査後リペアを行うこともできる。
【００２７】
なお、本実施形態は、ハーフトーン型の位相シフトマスクのみならす、レベンソン位相シフトマスクも対象とすることができるる。レベンソン位相シフトマスクにも位相が１８０°程度反転するような透明の位相シフターを配置するものと、位相が１８０°程度反転するまで下地基板を彫り込むタイプのものがあるが、ここでは、下地基板を彫り込むタイプのものについて説明する。
【００２８】
図５は、彫り込み型のレベンソン位相シフトマスクの斜視断面図である。  
下地基板１１上には遮光膜３５が設けられ、遮光膜３５の間には透過光の位相を１８０°程度反転させるための彫り込み１２が設けられている。下地基板１１はガラスや石英などからなり、遮光膜３５はクロム（Ｃｒ）などからなるようにするができる。彫り込み１２は、選択的なドライエッチングなどを施すことにより形成させることができる。
【００２９】
このようなレベンソン位相シフトマスクにおいても前述のハーフトーン位相シフトマスクの場合と同様に、位相シフターの透過率誤差及び位相誤差と、ウェーハへの転写性との関係を予めシミュレーションや実験により求め、それを欠陥サイズの判定基準に反映させることで、欠陥検査の検査精度、信頼性、検査能率の向上を図ることができる。なお、説明の便宜上、彫り込み型のレベンソン位相シフトマスクについて説明をしたが、位相シフターを設けたレベンソン位相シフトマスクについても本実施形態を適用することができる。
【００３０】
次に、本発明の位相シフトマスク検査装置７４について説明する。  
図６は、位相シフトマスク検査装置７４のブロック図である。  
検査装置７４は、誤差測定手段７０、パターン観察手段７１、欠陥判定手段７２、判定基準データ格納部７３を備えている。欠陥判定手段７２には、誤差測定手段７０、パターン観察手段７１、判定基準データ格納部７３がそれぞれ接続されている。誤差測定手段７０、パターン観察手段７１については後述する。
【００３１】
判定基準データ格納部７３には、図４に関して前述したしたような欠陥サイズの適正化された判定基準が分類、格納されている。欠陥判定手段７２は、パターン観察手段７１により観察されたパターンに含まれる欠陥を抽出し、欠陥サイズと判定基準データ格納部７３に格納されている分類された判定基準に基づいて欠陥サイズの合否の判定をする。
【００３２】
いわゆるダイ・トゥ・データベース方式の場合には、検査すべき位相シフトマスクの設計データが外部のデータベースなどから入力される。そして、欠陥判定手段７２は、パターン観察手段７１により観察されたパターン画像と、設計データから生成したパターンと、を比較することにより、欠陥を抽出する。
【００３３】
一方、いわゆるダイ・トゥ・ダイ方式の場合には、同一の設計データに基づいて形成された位相シフトマスクの２つの部分、または２つの位相シフトマスクについてパターン観察手段７１により観察されたパターン画像どうしを比較することにより、欠陥を抽出する。
これらいずれの場合にも、誤差測定手段７０により測定された位相誤差と透光率誤差に基づき判定基準データ格納部７３に格納されている判定基準から最も適切な判定基準が選択され、欠陥判定手段７２に送られる。欠陥判定手段７２はこの送られてきた判定基準に基づいて、欠陥の合否の判定をする。そして、合否判定の結果とともに、欠陥の位置、サイズ、欠陥種類（例えば、白欠陥、黒欠陥など）、リペアの要否などの欠陥情報が図示しない記録手段に送られ格納される。合格品と判定された位相シフトマスクは、露光装置に取り付けられ半導体装置の製造（露光工程）に用いられる。一方、不良品と判定された位相シフトマスクのうちリペア可能なものは、図示しないリペア装置でリペアされるが、リペア不能のものは廃棄または材料として再利用される。この際の、リペアの要否、欠陥の位置などの情報は、前述の欠陥情報より得ることができる。
【００３４】
従来の検査装置においては、欠陥サイズの判定基準が設計値などに固定されていた。そのため、前述したような位相の誤差や透過率の誤差の影響が考慮されておらず、検査精度や信頼性に課題を有していた。これに対し、本発明の検査装置７４によれば、位相シフターの位相の誤差や透過率の誤差の影響を考慮した判定基準を用いることができるため、高い検査精度・信頼性の検査をすることができる。
【００３５】
図７は、位相誤差と透光率誤差を測定する誤差測定手段７０の概念図である。  
誤差測定手段７０には、例えば中心波長が２４８ｎｍの光を出力する光源５０が設けられている。光源５０から出力される照明光の光路上には、拡散板５１、干渉フィルタ５３、レンズ５４、偏光子５５、偏光分離プリズム５６、コンデンサレンズ５７が設けられている。
【００３６】
拡散板５１は、光源５０から出力された光を拡散させる機能を有している。偏光分離プリズム５６は、光を互いに直交する偏光面を持つ２つの直線偏光に分離させるもので、これら２つの直線偏光を同一光路上でわずかに横ずれした２つの照明として出射する機能を有している。
【００３７】
一方、位相シフトマスク４０の透過光の光路上には、対物レンズ６１、偏光分離プリズム６２、検光子６３、レンズ６４が設けられている。レンズ６４の結像位置には、ピンホール６５を介して干渉光強度と透過光量を検出する検出手段６６が設けられており、検出手段６６には誤差演算等手段６８が電気的に接続されている。位相シフトマスク４０は図示しない保持手段により保持され、保持手段は位置決め手段７４により水平平面上を移動、位置決め可能とされている。位置決め手段７４は誤差演算等手段６８と電気的に接続されており、位置決め手段７４により移動位置決めされた際の位相シフトマスク４０の位置情報が誤差演算等手段６８に送られるようになっている。
【００３８】
次に、誤差測定手段７０の作用について説明する。光源５０から出力された照明光は、干渉フィルタ５３に入射し、レンズ５４、偏光子５５を通り偏光分離プリズム５６に入射される。偏光分離プリズム５６に入射された照明光は互いに直交した偏光面を持つ２つの直線偏光に分離される。そして、これら２つの直線偏光は同軸光路上でわずかに横ずれした２つの光としてコンデンサレンズ５７に入射した後、平行光としてコンデンサレンズ５７から位相シフトマスク４０に照射される。
【００３９】
位相シフトマスク４０にはこの２つの直線偏光が照射されるが、一方が下地基板４１を、他方が位相シフト機能を有する位相シフター４２を透過する。そして、位相シフトマスク４０を透過した２つの光は、対物レンズ６１を通って偏光分離プリズム６２に入射し、ここで重ね合わされる。この重ね合わされた２つの光は、検光子６３を通ることにより偏光面が合わせられて干渉を起こし、この干渉光がレンズ６４、ピンホール６５を通って検出器６６に入射する。
【００４０】
この検出器６６に入射した干渉光は、２つの直交する直線偏光のうち一方が位相シフトマスク４０の下地基板４１を透過し、他方が位相シフター４２を透過しているので、位相シフター４２の位相量に応じた干渉光強度を検出手段６６で検出することができる。そして、検出器６６はこの干渉光強度に応じた電気信号を出力する。この電気信号は誤差等演算手段６８に送られ、予めデータとして格納されている設計上の位相差の干渉光強度と比較することにより位相誤差が求められる。
【００４１】
次に、透過率誤差の測定について説明する。  
前述した透過部自体の透過率は、位相シフトマスク４０がある場合の透過光量（Ｍ）と、位相シフトマスク４０がない場合の透過光量（Ｃ）とを検出手段６６で測定し、前者（Ｍ）を後者（Ｃ）で除して透過率 （Ｍ／Ｃ）を求める。この透過率の演算は誤差等演算手段６８にて行われ、さらに予めデータとして格納されている設計上の透過率と比較することにより透過率誤差が求められる。また、相対透過率は、偏光分離プリズム６２により重ね合わされた下地基板４１、位相シフター４２を透過した光を再度分離して、それらの透過光量を測定することにより求める。そして、相対透過率は、位相シフター４２の透過光量を下地基板４１の透過光量で除して求める。この透過率の演算も誤差等演算手段６８にて行われ、さらに予めデータとして格納されている設計上の透過率と比較することにより透過率誤差が求められる。
【００４２】
誤差等演算手段６８では、このようにして求められた位相誤差・透過率誤差と位置情報を関連づける処理も行われる。この処理の後、次の測定ポイントに向けて位相シフトマスク４０が位置決め手段７４により移動、位置決めされる。
【００４３】
次に、欠陥サイズ、欠陥位置の測定について説明する。  
図８は、検査装置７４の欠陥サイズ、欠陥位置を測定するための部分であるパターン観察手段７１の構成図である。  
パターン観察手段７１には、位相シフトマスク４０を背面から照射するための光源１７２とこの照射光を集光させるためのレンズ１７３が設けられている。そしてレンズ１７３で集光させた光の光路上には、対物レンズ１７５、画像検出手段１７６設けられており、画像検出手段１７６には欠陥サイズ等演算手段７７が電気的に接続されている。なお、欠陥サイズ等演算手段７７は、欠陥判定手段７２の一部として構成してもよい。
【００４４】
位相シフトマスク４０は、図示しない保持手段により保持され、保持手段は位置決め手段７４により水平平面上を移動、位置決め可能とされている。位置決め手段７４は欠陥サイズ等演算手段７７と電気的に接続されているおり、位置決め手段７４により移動位置決めされた際の位相シフトマスク４０の位置情報が欠陥サイズ等演算手段７７に送られるようになっている。尚、光源１７２、レンズ１７３は画像検出手段１７６による検出をよりし易くするためのものであるため必ずしも必要ではなく、また、その照射方向も背面方向に限定されるわけではなく位相シフトマスク４０の前面とすることもできる。
【００４５】
パターン観察手段７１の作用について説明する。光源１７２から照射された光はレンズ１７３により集光されて、位相シフトマスク４０の被測定部付近を照射する。位相シフトマスク４０の被測定部の画像は、対物レンズ１７５により拡大され画像検出手段１７６によりその画像が撮像される。撮像された画像のデータは電気信号として欠陥サイズ等演算手段７７に送られる。この際、位相シフトマスク４０の被測定部の位置情報は、位置決め手段７４より欠陥サイズ等演算手段７７に送られる。欠陥サイズ等演算手段７７では、送られてきた被測定部の画像情報と位置情報から、欠陥の有無、形状、サイズ、位置などを演算処理する。この処理の後、次の測定ポイントに向けて位相シフトマスク４０が位置決め手段７４により移動、位置決めされる。  
なお、前述した誤差測定手段７０、パターン観察手段７１は例示にすぎず、同様の機能を有する手段を用いることもできる。
【００４６】
次に、本実施形態にかかる半導体装置の製造方法について説明する。  
本実施形態の特徴はフォトリソグラフィ工程にあるので、その工程のみを説明し他の工程の説明は省略する。
【００４７】
半導体装置製造の露光工程では、露光装置である縮小投影露光装置（ステッパー）にフォトマスクが取り付けられるが、本実施形態においては、本発明により検査された位相シフトマスクが縮小投影露光装置（ステッパー）のフォトマスクとして取り付けられる。そして、露光光線でこの位相シフトマスクを縮小投影して半導体装置のウェーハ上にパターンを転写させる。
【００４８】
図９は、本発明の実施の形態にかかる半導体装置の製造方法のうちの露光工程を説明するためのフローチャートである。なお、図１と共通の工程については、同一の符号を付し説明は省略する。ステップＳ１００〜Ｓ１３０で合格（良品）と判断された位相シフトマスクが縮小投影露光装置（ステッパー）に取り付けられる（ステップＳ１４０）。その後、露光光線でこの位相シフトマスクを縮小投影して半導体装置のウェーハ上にパターンを転写させる（ステップＳ１５０）。
【００４９】
従来の露光工程に用いられるフォトマスクは、欠陥サイズの合否判定の基準が設計値などに固定されたものであった。そのため、前述したような位相誤差や透過率誤差の影響が考慮されておらず、フォトマスクの信頼性が低いものとなっていた。その結果、これを用いて製造された半導体装置の信頼性にも課題を有することとなっていた。
【００５０】
これに対して、本実施形態により検査された位相シフトマスクを半導体装置製造の露光工程に用いるものとすれば、信頼性の高いフォトマスクを露光工程で使用できることになり、歩留まりが改善され、製造された半導体装置の信頼性も高めることができる。
【００５１】
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。
【００５２】
例えば、図３に例示したハーフトーン位相シフターの形状はストライプ状であったが、本発明はこれには限定されない。図１０（ａ）に表したようにＬ型のハーフトーン位相シフター２５や、図１０（ｂ）に表したようにドット型のハーフトーン位相シフター３０であってもよく、このような場合でも位相シフターの透過率及び位相の出来映え（光学的特性の個体差）に応じて、パターンの欠陥判断基準を適正化させることができる。
【００５３】
また、図４の位相シフターに生じた欠陥は、パターンが欠損したものであったが、本発明はこれには限定されず、図１１に表すように、黒欠陥２１、スクラッチ３２、白欠陥（ピンホール）３４、サイズ欠陥３６、半透明欠陥３８、異物２２、ロストパターン２３、パターン間がつながったブリッジ４４、位置ずれ４６などについても、同様に、透過率及び位相差の出来映え（光学的特性の個体差）に応じて、パターンの欠陥判断基準を適正化させることができる。
【００５４】
光学的特性の個体差も透過率と位相差に関するもののみならず、例えば、屈折率やコントラストに関するものであってもよい。この場合、図７に例示した誤差測定手段７０に屈折率を測定する公知の屈折率計を別途設けて屈折率を測定し、それを設計上の屈折率と比較して屈折率誤差を求めるようにすることもできるし、コントラストなどについても公知の測定器を別途設けることでそれらの光学的特性の個体差（例えば、コントラストの場合はコントラスト誤差）を同様にして求めることができる。
【００５５】
また、本発明の位相シフトマスクの検査方法、位相シフトマスクの検査装置及び半導体装置の製造方法において、位相シフトマスクの位相シフト機能を有する部分の形態（膜や彫り込みなどの寸法や形状など）、欠陥形状などを構成する各要素については、当業者が適宜変更を加えたものであっても、本発明の要旨を包含する限りにおいて本発明の範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の実施の形態である位相シフトマスクの検査方法を表すフローチャートである。
【図２】比較例である位相シフトマスクの従来の検査方法を表すフローチャートである。
【図３】透過率誤差及び位相誤差が、ウェーハへの転写性に与える影響を説明するための概念図である。
【図４】データベース化された判定基準を概念的に表す模式図である。
【図５】彫り込み型のレベンソン位相シフトマスクの斜視断面図である。
【図６】位相シフトマスク検査装置の構成図である。
【図７】位相誤差と透光率誤差を測定する誤差測定手段の構成図である。
【図８】欠陥サイズ、欠陥位置を測定するパターン観察手段の構成図である
【図９】本発明の実施の形態である半導体装置の製造方法のうちの露光工程を説明するためのフローチャートである。
【図１０】他の形状のハーフトーン位相シフターを説明するための模式図である。
【図１１】欠陥を例示するための模式図である。
【符号の説明】
【００５７】
１１ 下地基板、 ２１ 黒欠陥、 ２２ 異物、 ２３ ロストパターン、 ２５ ハーフトーン位相シフター、 ３０ ハーフトーン位相シフター、 ３２ スクラッチ、 ３５ 遮光膜、 ３６ サイズ欠陥、 ３８ 半透明欠陥、 ４０ 位相シフトマスク、 ４１ 下地基板、 ４２ 位相シフター、 ４４ ブリッジ、 ５０ 光源、 ５１ 拡散板、 ５３ 干渉フィルタ、 ５４ レンズ、 ５５ 偏光子、 ５６ 偏光分離プリズム、 ５７ コンデンサレンズ、 ６１ 対物レンズ、 ６２ 偏光分離プリズム、 ６３ 検光子、 ６４ レンズ、 ６５ ピンホール、 ６６ 検出手段、 ６８ 誤差演算等手段、 ７０ 誤差測定手段、 ７１ パターン観察手段、 ７２  欠陥判定手段、  １７２ 光源、 １７３ レンズ、 ７４ 位相シフトマスク検査装置、 １７５ 対物レンズ、 １７６ 画像検出手段、 ７７ 欠陥サイズ等演算手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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