(57)【要約】【課題】位相シフトマスクの欠陥を、従来の欠陥検査方法で透過光または、反射光を検出してもその欠陥による光に強度差が現われず欠陥を検出することが困難であるという課題があった。【解決手段】少なくとも２つの検査照明光８を位相シフトマスクの位相が等しい第１、第２の光透過部を透過させ、反射板３で再度光透過部を透過させ、それらの反射光９の光強度を比較して、その強度差により位相シフトマスクの欠陥検査を行う。【選択図】　図２
2004077996.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の光強度を有する光を、位相シフトマスクの少なくとも第１、第２の光透過部に入射して、当該透過部を透過した光を反射手段により反射させ、前記光透過部に再度透過させ、該再度透過した光の強度を比較することにより、前記位相シフトマスクの欠陥を検出することを特徴とする位相シフトマスクの欠陥検査方法。
【請求項２】
所定の光強度を有する光を、位相シフトマスクの第１の位相を有する第１、第２の光透過部に入射して、当該透過部を透過した光を反射手段により反射させ、前記光透過部に再度透過させ、該再度透過した光の強度を比較して前記位相シフトマスクの欠陥を検出する第１の工程と、
前記光を第２の位相を有する第１、第２の光透過部に入射して、当該透過部を透過した光を反射手段により反射させ、前記光透過部に再度透過させ、該再度透過した光の強度を比較して前記位相シフトマスクの欠陥を検出する第２の工程とを有することを特徴とする位相シフトマスクの欠陥検出方法。
【請求項３】
前記第１の工程と、前記第２の工程とを、交互に繰り返すことを特徴とする請求項２記載の位相シフトマスクの欠陥検査方法。
【請求項４】
所定の光強度を有する光を、位相シフトマスクの第１の位相を有する正常部を透過させ、当該透過部を透過した光を反射手段により反射させ、前記第１の位相を有する正常部に再度透過させ、該再度透過した光の強度を参照光強度としてあらかじめ測定する第１の工程と、
前記光を前記第１の位相を有する欠陥の未検査部を透過させ、当該未検査部を透過した光を反射手段により反射させ、前記未検査部に再度透過させ、該再度透過した光の強度を、前記参照光強度と比較することにより欠陥を検出する第２の工程とを有することを特徴とする位相シフトマスクの欠陥検査方法。
【請求項５】
所定の光強度を有する光源と、前記光源から位相シフトマスクの光透過部に光を入射する光入射部と、当該透過部を透過した光を反射させ、前記光透過部を再度透過させる光反射部と、該反射した光強度を検知する光検知部とからなる光学系を有し、前記検知された光強度を比較する比較回路からなる位相シフトマスクの欠陥検査装置。
【請求項６】
前記光入射部と前記光反射部と前記光検知部とを、少なくとも２系統設けたことを特徴とする請求項５記載の位相シフトマスクの欠陥検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光リソグラフィーに用いられるフォトマスクの欠陥検査に関し、より詳しくは位相シフトマスクの欠陥を検出する方法、及び位相シフトマスクの欠陥を検査する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光リソグラフィーは、縮小レンズでマスクを半導体ウエハー上に縮小投影して、フォトレジスト等に回路パターンを転写する方法である。この光リソグラフィー技術は半導体装置の製造等に広く使用されている。
【０００３】
こうした従来のマスクは、製造に使用する前にパターンの欠陥を検査して、正しい回路パターンが転写されるようにする必要がある。従来のパターン欠陥検査装置は、遮光膜の欠落や残留による欠陥を検出することを主としていた。
【０００４】
図４は、従来のマスクの欠陥検査方法を示す図である。
【０００５】
図４（ａ）は、欠陥のない参照パターン２３と検査対象の検査パターン２４に光を入射し、その透過光２５を検出して、その光強度を比較することによりパターン欠陥を検出する方法である。検査パターン２４内に遮光膜２が存在しない欠落欠陥２６があると、本来透過するはずのない部分で光が透過するため、両透過光２５を比較することにより、その欠落欠陥２６が検出される。
【０００６】
また、図４（ｂ）においては、欠陥のない参照パターン２３と検査対象の検査パターン２４に光を入射し、遮光膜２からの反射光２６を検出して、参照パターン２３と検査パターン２４の反射光の強度差により欠陥を検出していた。あってはいけない残留欠陥２７があると、本来検出されない異常な反射光が存在するため、その残留欠陥２７が検出される。
【０００７】
近年、これら従来のマスクに代わり位相シフトマスクを用いることにより、露光されたパターンのエッヂ部を、よりシャープにする方法が広く知られている。
【０００８】
図５は、位相シフトマスクの構造を示す断面図である。図５において、位相シフトマスクは、石英やＳＯＧ（Ｓｉｌｉｃｏｎ　Ｏｎ　Ｇｌａｓｓ）等からなるマスク基板１、クロム膜等の遮光膜２、位相１８０°のシフター部４、及び位相０°部５よりなる。位相が０°では、厳密には位相シフトは起こらないが、説明を簡便にするため以下、位相０°部もしくは、位相０°のシフターと称する。位相１８０°のシフター部４は、石英等をエッチングして形成する場合を示している。また、マスク基板上に石英等を積層させた位相シフトマスクであってもよい。
【０００９】
位相シフトマスクでは、遮光膜２を挟んで位相１８０°部のシフター部４と、位相０°部５とが交互に形成されており、規則的なパターンとなっている。
【００１０】
図６は、位相シフトマスクにおける欠陥を示す断面図である。位相シフトマスクの場合では、パターンの開口部（光透過部）が石英またはＳＯＧである。このため、石英やＳＯＧの突起による欠陥である位相１８０°のシフター部４内の突起欠陥６、あるいは石英やＳＯＧが欠けてしまう欠陥である位相０°部内の欠け欠陥７が存在する可能性がある。このため位相シフトマスクのパターン欠陥検査が必要となる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、位相シフトマスクの場合では、図４で示した従来の様な遮光膜２の欠落欠陥２６や残留欠陥２７は、従来のマスクの欠陥検査方法で検出できるが、上述した位相１８０°のシフター部４内の突起欠陥６、あるいは位相０°部５内の欠け欠陥７は、従来のマスクの欠陥検査方法では検出できないという課題があった。
【００１２】
なぜなら、従来の透過光による欠陥検査方法では、欠陥部でも、欠陥のない正常部でも透過光２５が発生して、欠陥の有無を判断できないからである。また、従来の反射光による欠陥検査方法では、欠陥部でも欠陥のない正常部でも反射光が発生せず、欠陥の有無を判断できないからである。
【００１３】
そこで、本発明の目的は、位相シフトマスクの欠陥を検査できる位相シフトマスクの欠陥検査方法と欠陥検査装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の側面は、所定の光強度を有する光を、位相シフトマスクの少なくとも第１、第２の光透過部に入射して、その透過部を透過した光を反射手段により反射させ、その光透過部に再度透過させ、その再度透過した光の強度を比較することにより、位相シフトマスクの欠陥を検出することを特徴としている。
【００１５】
また本発明の第２の側面は、所定の光強度を有する光を、位相シフトマスクの第１の位相を有する第１、第２の光透過部に入射して、その透過部を透過した光を反射手段により反射させ、その光透過部に再度透過させ、再度透過した光の強度を比較して位相シフトマスクの欠陥を検出する第１の工程と、
光を第２の位相を有する第１、第２の光透過部に入射して、その透過部を透過した光を反射手段により反射させ、その光透過部に再度透過させ、再度透過した光の強度を比較して位相シフトマスクの欠陥を検出する第２の工程とを有することを特徴としている。
【００１６】
また、本発明の第３の側面は、上述した本発明の２つの側面を実施するための装置に関するものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態例を説明する。しかしながら、本発明の保護範囲は、以下の実施の形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物にまで及ぶものである。
＜第１の実施の形態＞
図１は、第１の実施の形態における位相シフトマスクの欠陥を検査する方法を示す図である。図１（ａ）は、位相シフトマスクを上方から見た平面図であり、図１（ｂ）は、位相シフトマスクの図１（ａ）におけるａ−ａ′断面図である。
【００１８】
図１（ａ）において、位相シフトマスクはマスク基板１、遮光部２、位相１８０°のシフター部４、位相０°部５からなる。この位相シフトマスクにおいて、位相１８０°のシフター部４内に例えば突起欠陥６が、位相０°部５内に例えば欠け欠陥７が、それぞれ存在する場合に、それを検出する方法を説明する。
【００１９】
図１（ｂ）には、図示しない反射手段による反射光強度が示されている。このピークが高いほど光強度が高いことを示している。位相１８０°のシフター部光強度１９、位相０°部の光強度２０は、どちらも無欠陥であるためピークが高く、反射光強度が高いことがわかる。
【００２０】
一方、位相１８０°のシフター部欠陥光強度２１、及び位相０°部の欠陥光強度２２では、無欠陥部の光強度である１９、２０に比較するとピークが低く光強度が低い。
【００２１】
この理由は、位相１８０°のシフター部４内の突起欠陥６、及び位相０°部５の欠け欠陥７で、入射した光が、これら欠陥によって散乱され光強度が減衰し、更にこの光が図示しない反射手段によって反射され、再度欠陥部を透過する際に再度散乱されて、更に光強度が減衰するため、検知される反射光強度が低くなるからである。
【００２２】
このように、位相シフトマスクの欠陥は、石英やＳＯＧの突起欠陥６や欠け欠陥７によって、光入射時と光反射時に散乱され、光強度が減衰し、検知された反射光強度が低くなることを利用して検出することができる。
【００２３】
更に、位相０°部の欠陥光強度２２と、位相１８０°のシフター部光強度１９とを比較してみる。位相０°部の欠陥光強度２２は、位相０°部５の欠け欠陥７によって、光の入射時と反射時の２回散乱されて、光強度が減衰しているため、位相１８０°のシフター部光強度１９に比べ光強度が低い。この様に反射光強度が低いことを検知することにより、光強度を減衰させている欠陥の存在が検出できる。すなわち、光強度２２が検知された位相０°部５に、欠陥が存在することを検出できる。
【００２４】
また、同様に位相０°部の光強度２０と、位相１８０°のシフター部欠陥光強度２１とを比較してみる。この場合も位相１８０°のシフター部欠陥光強度２１は、位相０°部の光強度２０に比べ反射光強度が低い。よって、光強度２１が検知された位相１８０°のシフター部４に、欠陥が存在することを検出することができる。
【００２５】
このように、光透過部の位相が異なっていたとしても、欠陥が検出できる。
【００２６】
従って、第１の実施の形態では、図１（ｂ）において、遮光膜２が形成されていない第１、第２の光透過部に光を入射して透過させ、透過した光を図示しない反射手段、例えば反射鏡や表面の反射率の高い板等を用いて反射させる。反射光は、再度光透過部を透過し、その反射光強度が検知される。この第１、第２の反射光強度を比較することによって、上記の通り欠陥を検出することができる。
＜第２の実施の形態＞
図１（ｂ）において、同じ無欠陥の光透過部であっても、位相１８０°のシフター部光強度１９は、位相０°部の光強度２０より若干低い。これは、位相１８０°のシフター部４に形成された位相シフト用の溝で光の散乱が生じ、その光強度が低下するためである。同様に、同じ欠陥のある光透過部であっても、位相１８０°部の欠陥と、位相０°部の欠陥とで、光強度に差が生ずる。
【００２７】
ここで、位相１８０°の無欠陥部の反射光強度１９と位相０°の欠陥部の反射光強度２２を比較してみる。位相１８０°のシフター部は無欠陥でも散乱されて光強度がやや低くなる。位相０°の欠陥部も反射光強度が弱いので、位相１８０°の無欠陥部との、欠陥の有無による光強度の差が大きく出ない。よって、位相の同じ光透過部どうしで反射光強度を比較した方が、欠陥の有無による光強度の差が大きく、精度が上がるのである。以下、その方法につき説明する。
【００２８】
図２は、第２の実施の形態における位相シフトマスクの欠陥を検査する方法を示す図である。
【００２９】
例えば、実線で示した２つの検査照明光８Ａを、それぞれ位相１８０°のシフター部４と突起欠陥６のある位相１８０°のシフター部４に入射すると、それぞれ位相１８０°のシフター部４の反射光強度と、位相１８０°のシフター部４内の突起欠陥６を２回透過した反射光強度として検知される。これらの反射光強度を比較すると、欠陥部分で光が散乱され光強度が減衰するため、反射光強度に差が現われる。つまり位相１８０°のシフター部４内の突起欠陥６を２回透過した反射光強度は、無欠陥である位相１８０°のシフター部４の反射光強度に比べ十分低くなるため、欠陥が検出できる。
【００３０】
また同様に、破線で示した検査照明光８Ｂをそれぞれ位相０°部５と欠け欠陥のある位相０°部５に入射すると、位相０°部５の反射光強度と、位相０°部５の欠け欠陥７を２回透過した反射光強度として検知される。これらの反射光強度を比較すると、欠陥部分で光が散乱され光強度が減衰するため、反射光強度に差が現われる。欠陥部分の反射光強度は無欠陥の反射光強度に比べ十分低くなるため、欠陥が検出できる。
【００３１】
位相シフトマスクでは、図５に示したとおり位相１８０°部４と位相０°部５とが、遮光膜２を挟んで、交互に規則正しく配置されている。従って、位相シフトマスクの全体を検査して欠陥を検出するには、位相が同じ一対の光透過部を、順番にずらして検査すると効率的である。
【００３２】
即ち、第１の位相を有する第１、第２の光透過部への光の照射と、第２の位相を有する第１、第２の光透過部への光の照射とを、交互にスキャンしながら繰り返し、それぞれ第１の位相を有する第１、第２の光透過部の反射光強度を比較し、次に第２の位相を有する第１、第２の光透過部の反射光強度を比較する。照射光のスキャン方法は、照射する光の移動でもよいし、位相シフトマスクの移動でもよい。
【００３３】
この方法によれば、第１、第２の光透過部の位相が同じで、比較する反射光強度の散乱の条件が等しくなり欠陥検出の精度があがると同時に、スキャンすることにより効率的に欠陥を検出することができる。
【００３４】
更に、別の方法として、被検査用の位相シフトマスクと同じ無欠陥の位相シフトマスクがある場合や、所定の位相を有する光透過部が無欠陥であることが既知である場合には、次に述べる方法であっても位相シフトマスクの欠陥を検出することができる。
【００３５】
まず、所定の光強度を有する光を、位相シフトマスクの第１の位相を有する正常部に照射して透過させ、反射板３により再度正常部を透過させ、その反射光強度を参照光強度としてあらかじめ測定しておく。
【００３６】
次に、光を第１の位相を有する未検査部を透過させ、未検査部を透過した光を反射板３により反射させ、未検査部に再度透過させ、再度透過した光の強度を、あらかじめ測定した参照光強度と比較することにより、欠陥を検出する欠陥検査方法である。この方法でも未検査部をスキャンすることにより、効率よく位相シフトマスクの欠陥を検出できる。
＜第３の実施の形態＞
図３は、第３の実施の形態における位相シフトマスクの欠陥検査装置を示す図である。図３において、照明光を発生する光源として、例えば水銀ランプ１１を用いる。水銀ランプ１１から照射された光は集光レンズ１２を経てミラー１３により光路を変更させ、対物レンズ１４で集光される。集光された光はマスク基板１に垂直に入射される。
【００３７】
マスク基板１は遮光膜２と、例えば石英からなる光透過部、すなわち位相０°部５と位相１８０°のシフター部４より構成されている。マスク基板に入射した光は遮光膜２に対しては反射して、反射光集光レンズ１５で集光させて画像検出器１６で受光される。
【００３８】
一方、光透過部に入射した光は、マスク基板１を透過して、反射板３で反射光となる。この反射光は、裏面からマスク基板１を透過して、反射光集光レンズ１５で集光されて画像検出器１６で受光される。
【００３９】
図３に示すように、この欠陥検査装置の例では、上記光学系を２つ備えており、画像検出器１６の出力信号は順次読み出され、画像増幅回路１７を経て比較回路１８に供給される。比較回路１８において、反射光の強度を比較して欠陥検出信号が出力される。このように２つの光学系を用いて、位相シフトマスクの欠陥を検出できる。
【００４０】
また、上記光学系は、１つでもよい。光透過部が、無欠陥であるとあらかじめわかっている場合には、この正常な光透過部からの反射光の強度を、参照光強度として比較回路１８に記憶させ、この参照光強度と未検査の光透過部からの反射光強度と比較しても欠陥検出信号が出力される。
【００４１】
本実施の形態では光源を水銀ランプとしたが、これ以外の光源、例えばキセノンランプ等を用いてもよい。マスク基板への光の照射は、ミラー以外の光学系、例えば光ファイバー等を用いてもよい。
【００４２】
本例においては、画像検出器１６、画像増幅回路１７、比較回路１８の各部からなるが、これらを一体の構成としてもよい。
【００４３】
以上、実施の形態例をまとめると以下の付記の通りである。
【００４４】
（付記１）所定の光強度を有する光を、位相シフトマスクの少なくとも第１、第２の光透過部に入射して、当該透過部を透過した光を反射手段により反射させ、前記光透過部に再度透過させ、該再度透過した光の強度を比較することにより、前記位相シフトマスクの欠陥を検出することを特徴とする位相シフトマスクの欠陥検査方法。
【００４５】
（付記２）所定の光強度を有する光を、位相シフトマスクの第１の位相を有する第１、第２の光透過部に入射して、当該透過部を透過した光を反射手段により反射させ、前記光透過部に再度透過させ、該再度透過した光の強度を比較して前記位相シフトマスクの欠陥を検出する第１の工程と、
前記光を第２の位相を有する第１、第２の光透過部に入射して、当該透過部を透過した光を反射手段により反射させ、前記光透過部に再度透過させ、該再度透過した光の強度を比較して前記位相シフトマスクの欠陥を検出する第２の工程とを有することを特徴とする位相シフトマスクの欠陥検出方法。
【００４６】
（付記３）前記第１の工程と、前記第２の工程とを、交互に繰り返すことを特徴とする付記２記載の位相シフトマスクの欠陥検査方法。
【００４７】
（付記４）前記交互に繰り返す動作が、前記位相シフトマスクの移動又は前記所定の光強度を有する光の移動であることを特徴とする付記３記載の位相シフトマスクの欠陥検査方法。
【００４８】
（付記５）前記第１の位相が０°であり、前記第２の位相が１８０°であることを特徴とする付記２記載の位相シフトマスクの欠陥検査方法。
【００４９】
（付記６）　所定の光強度を有する光を、位相シフトマスクの第１の位相を有する正常部を透過させ、当該透過部を透過した光を反射手段により反射させ、前記第１の位相を有する正常部に再度透過させ、該再度透過した光の強度を参照光強度としてあらかじめ測定する第１の工程と、
前記光を前記第１の位相を有する欠陥の未検査部を透過させ、当該未検査部を透過した光を反射手段により反射させ、前記未検査部に再度透過させ、該再度透過した光の強度を、前記参照光強度と比較することにより欠陥を検出する第２の工程とを有することを特徴とする位相シフトマスクの欠陥検査方法。
【００５０】
（付記７）　所定の光強度を有する光源と、前記光源から位相シフトマスクの光透過部に光を入射する光入射部と、当該透過部を透過した光を反射させ、前記光透過部を再度透過させる光反射部と、該反射した光強度を検知する光検知部とからなる光学系を有し、前記検知された光強度を比較する比較回路からなる位相シフトマスクの欠陥検査装置。
【００５１】
（付記８）前記光入射部と前記光反射部と前記光検知部とを、少なくとも２系統設けたことを特徴とする付記７記載の位相シフトマスクの欠陥検査装置。
【００５２】
（付記９）前記光検知部が、画像検出器と画像増幅回路からなることを特徴とする付記７記載の位相シフトマスクの欠陥検査装置。
【００５３】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、位相シフトマスクのシフター部の欠陥を精度よく検査することが可能となる。また、簡単な構成の位相シフトマスクの欠陥検査装置を、容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態における位相シフトマスクの欠陥を検査する方法を示す図である。
【図２】第２の実施の形態における位相シフトマスクの欠陥を検査する方法を示す図である。
【図３】第３の実施の形態における位相シフトマスクの欠陥検査装置を示す図である。
【図４】従来のマスクの欠陥検査方法を示す図である。
【図５】位相シフトマスクの構造を示す断面図である。
【図６】位相シフトマスクにおける欠陥を示す断面図である。
【符号の説明】
１　マスク基板
２　遮光膜
３　反射板
４　位相１８０°のシフター部
５　位相０°部
６　突起欠陥
７　欠け欠陥
８　検査照射光
９　反射光
１０　マスクホルダー
１１　水銀ランプ
１２　集光レンズ
１３　ミラー
１４　対物レンズ
１５　反射光集光レンズ
１６　画像検出器
１７　画像増幅回路
１８　比較回路
１９　位相１８０°のシフター部光強度
２０　位相０°部の光強度
２１　位相１８０°のシフター部欠陥光強度
２２　位相０°部の欠陥光強度
２３　参照パターン
２４　検査パターン
２５　透過光
２６　欠落欠陥
２７　残留欠陥
【図１】
2004077996.tif 000003
【図２】
2004077996.tif 000004
【図３】
2004077996.tif 000005
【図４】
2004077996.tif 000006
【図５】
2004077996.tif 000007
【図６】
2004077996.tif 000008