(57)【要約】  【課題】参照画像の作成精度を高め、更に実際の検査時の明度設定と参照画像の明度設定を一致させることにより、参照画像と実画像の一致度を高め擬似欠陥を削減し、検査精度の向上を図る。  【解決手段】従来の方法は、基本的には動作線74と76で画像生成し、最小階調値Rmin と０の間の数値に対しては検査画像に合わせる作業を行っていたが、この発明では、ピクセルの明度がRminより大きいときには動作線７４が選択され、Rminより小さいときには動作線７５が選択されるので、参照画像の作成精度が高まる。【選択図】        図７
2005148320.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明体と露光波長に対して一部の光を透過するように設計された位相シフト用のハーフトーン膜とを少なくとも含む構成の位相シフトフォトマスク、若しくは、透明体に露光波長を考慮して作られた位相シフト用の溝を含む構成の位相シフトフォトマスク、あるいは、前記両方の構成を併せ持つ位相シフトフォトマスクについて、該位相シフトフォトマスクのパターン設計データであるＣＡＤデータに基づいて生成した参照画像と、前記露光波長と異なる波長のレーザ光を検査用レーザ光として用いて該位相シフトフォトマスク上のパターンを採ることにより生成した検査画像とを用い、前記参照画像と前記検査画像との比較を行って前記位相シフトフォトマスクの欠陥を検出する位相シフトフォトマスク検査装置に用いられる参照画像の生成方法であって、
前記露光波長と、前記検査用レーザ光の波長である検査波長と、前記検査用レーザ光の空間強度分布と、前記位相シフトフォトマスクを構成する物質の屈折率と透過率及び構造とを用いて、前記位相シフトフォトマスクのパターン設計データから前記参照画像を生成することを特徴とする参照画像の生成方法。
【請求項２】
請求項１に記載した参照画像の生成方法であって、
前記位相シフトマスクは、前記透明体と前記ハーフトーン膜とを含む構成の位相シフトフォトマスクであり、
前記露光波長と、前記検査波長と、前記検査用のレーザ光の空間強度分布と、該位相シフトフォトマスクを構成する物質の屈折率と透過率及び構造とを用いて、該位相シフトフォトマスクのパターンの設計データから前記参照画像を生成する際に、前記ハーフトーン膜の前記検査波長に対する透過率から設定される物理的に正しい水準とは異なる仮想水準を設定することを特徴とする参照画像の生成方法。
【請求項３】
請求項１に記載した参照画像の生成方法であって、
前記位相シフトマスクは、前記透明体と前記ハーフトーン膜と不透明膜とを含む構成の位相シフトフォトマスクであり、
前記露光波長と、前記検査波長と、前記検査用のレーザ光の空間強度分布と、該位相シフトフォトマスクを構成する物質の屈折率及び構造とを用いて、該位相シフトフォトマスクのパターンの設計データから前記参照画像を生成する際に、前記ハーフトーン膜の前記検査波長に対する透過率から設定される物理的に正しい水準とは異なる仮想水準を設定することを特徴とする参照画像の生成方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載した参照画像の生成方法であって、
前記露光波長λ0、前記検査波長λ1、前記ハーフトーン膜の前記露光波長に対する屈折率ｎ0、前記ハーフトーン膜の前記検査波長に対する屈折率ｎ1、前記検査用レーザ光の空間強度分布における単位ピクセル強度P(i,j)を用いて、前記レーザ光のほぼ中心に位置するピクセルの明るさE(0,0)を次式で表すことにより、前記ハーフトーン膜の階調値設定を物理的に正しい階調値と異なる値に設定した場合に前記参照画像と検査検査画像との一致度を高めることを特徴とする参照画像の生成方法。
前記ハーフトーン膜部の設定値を物理的に正しい階調値より小さい値に設定する場合には
E(0,0)=Σ((F(|X(i,j)-Y(i,j)|+|X(i,j)+Y(i,j)+2S|)/2-S)
前記ハーフトーン膜部の設定値を物理的に正しい階調値より大きい値に設定する場合には
E(0,0)=Σ(F(|X(i,j)-Y(i,j)|-|X(i,j)+Y(i,j)|)/2
ここで、
X(i,j)=e(i,j)(Rmax-Rmin)/Rmax/(1-T1)-(T1Rmax-Rmin)/(1-T1)
Y(i,j)=e(i,j)Rmin/T1Rmax
e(i,j)=(Rmax/ΣP(i,j))(P(i,j)/√2)(F(AT0(sinω0+cosω0)+BT1(sinω1+cosω1)+√2GK)
S=(T1Rmax-Rmin)/(1-T1)
T0：透明部透過率
T1：ハーフトーン膜透過率
A=(Rreal-Rmin)/(Rmax-Rmin)
B=(Rmax-Rreal)/(Rmax-Rmin)
Rmax：最大階調値
Rmin：最小階調値
Rreal：設計データ階調値
ω0=(2m+1)λ0π/(λ1(ｎ0-1))
ω1=(2m+1)λ0ｎ1π/(λ1(ｎ0-1))
F=Kreal/K
G=(K-Kreal)/K
K：第３層階調値
Kreal：第３層設計データ階調値（膜有り：0、膜なし：K）
【請求項５】
請求項１に記載した参照画像の生成方法であって、
前記位相シフトマスクは、前記透明体と前記位相シフト用の溝とを少なくとも含む構成の位相シフトフォトマスクであり、
前記レーザ光の一部を前記位相シフトフォトマスクを照射する前記検査用レーザ光と前記位相シフトフォトマスクを照射しない参照用レーザ光に分割し、前記位相シフトフォトマスクの前記位相シフト用の溝もしくは前記透明体を透過した前記検査用レーザ光と前記参照用レーザ光とを合成して光検出器に入射させることにより前記検査用レーザ光と前記参照用レーザ光とを干渉させるように前記参照用レーザ光の光路に位相シフト部を設置して構成されたフォトマスク検査装置において、
前記位相シフト部を操作して得られる前記干渉効果に起因する光の強度変化と同等の効果を画像上に生成することを特徴とする参照画像の生成方法。
【請求項６】
請求項１又は５に記載した参照画像の生成方法であって、
前記露光波長λ0、前記検査波長λ1、前記透明体の前記露光波長に対する屈折率ｎ00、前記透明体の前記検査波長に対する屈折率ｎ11 、前記検査用レーザ光の空間強度分布における単位ピクセル強度P(i,j)を用いて、前記検査用レーザ光のほぼ中心に位置するピクセルの明るさE(0,0)を次式で表すことにより、前記位相シフトフォトマスクの前記位相シフト用の溝及び前記透明体を透過した前記検査用レーザ光と前記参照用レーザ光との干渉効果を表した画像を生成することを特徴とする参照画像の生成方法。
E(0,0)=Σ(|e(i,j)+f(i,j)|-|e(i,j)-f(i,j)|)/2
e(i,j)=(Rmax/ΣP(i,j))(P(i,j)/√2)(T0((C(sinω0+cosω0)+Q(sinβ+cosβ))+(A(sinω2+cosω2)+Q(sinβ+cosβ)))))
f(i,j)=(Rmax/ΣP(i,j))P(i,j)Kreal
ここで、
ω0=(2m+1)λ0π/(λ1(ｎ00-1))
ω2=(2m+1)λ0ｎ11π/(λ1(ｎ00-1))    mは整数
A=(Rreal-RL-min)/(RL-max-RL-min)
C=(RL-max-Rreal)/(RL-max-RL-min)
T0：透明部透過率
Q：参照用レーザ光の強度パラメータ
RL-max：最大階調値
RL-min：最小階調値
Rreal：設計データ階調値
Kreal：不透明膜設計データ値（膜有り：０、膜なし：K）
【請求項７】
請求項１、５、又は６に記載した参照画像生成方法を用いた位相シフトフォトマスク検査装置であって、
透明体と、前記透明体に露光波長を考慮して作られた位相シフト用の溝と、不透明膜又は前記ハーフトーン膜、あるいは、前記両方の膜とを含んだ構成の位相シフトフォトマスクを、前記露光波長とは異なる検査波長を用いて検査する位相シフトフォトマスク検査装置について、前記位相シフトフォトマスクに照射された前記検査用レーザ光の該位相シフトフォトマスクからの透過光による検査、反射光による検査、及びALTPSM位相シフト検査を同時に行うことを特徴とする位相シフトフォトマスク検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位相シフトフォトマスクの欠陥を検出する位相シフトフォトマスク検査装置に用いられる参照画像の生成方法及び当該位相シフトフォトマスク検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
非特許文献１には、「補助ラインOPCのモデル例をFig３に示す。このサンプルでは、参照画像はデータベースから生き写しに表現されている：小さい補助ラインは参照画像上に非常に良く似せて作られており、光学画像とよく一致している。（中略）旧世代のアルゴリズムは特に補助ラインを十分に似せることができず、擬似欠陥や補助ライン感度の低感度化のため、総合的な感度をしばしば低下させていた。」と記載されているが、画像を似せて作成する手法については、まったく触れられていない。非特許文献２，非特許文献３，及び非特許文献４にも、参照画像の生成方法については触れられていない。
【０００３】
【非特許文献１】William W. Volk, William H. Broadbent, Hector I. Garcia, Stering G. Watson, Phillip M. Lim, Wayne E. Ruch、「Multi-beam high resolution die-to-database reticle inspection」、Proceeding of SPIE Vol.4562(2001)、p.１１３の９行目から１１行目、Fig３
【非特許文献２】Larry Zurbrick, Jan Heumann, maciej Rudzinski, Stan Stokowski, Jan-Peter Urbach, Lantian Wang、「New Approaches to Alternating Phase Shift Mask Inspection」、Proceeding of SPIE Vol.4562(2001)、p.１３８−１４０
【非特許文献３】Larry Zurbrick, Maciej Rudzinski, Stan Stokowski, Long He, Kurt Kimmel, Nishrin Kashwala、「Alternating Phase Shift Mask Inspection Through the Use of Phase Contrast Enhansement Techniques」、Proceeding of SPIE Vol.4889(2002)、1-4 October 2002 開催、p.２４１−２４６
【非特許文献４】Anja Rosenbusch, Shirley Hemar, Boaz Kenan、「Inspecting  Alternating  Phase  Shift  Masks  By  Matching  Stepper  Conditions」、Proceeding of SPIE Vol.4889(2002)、1-4 October 2002 開催、p.２４７−２５２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
第１の問題点は、被検査対象であるハーフトーン膜を用いたハーフトーン位相シフトフォトマスク（ATTPSM）の実画像とＣＡＤデータから作成された参照画像の一致度が低い。そのため、検査において擬似欠陥（本来欠陥ではないが、参照画像と実画像の一致度が低いために発生する欠陥をいう）が多発し、参照画像を微調して再度検査を行うことが多かった。その理由は、実際のマスクからレーザを照射して採取する検査画像を表現する際、ハーフトーン膜の検査波長に対する透過率を考慮せずハーフトーン膜部の設定値を決めており、そのため画像の明るさひずみが発生し、画像の周辺での輝度が上記設定値と異なる値となるが、従来方法ではこの現象を参照画像に合理的に再現できなかった。
【０００５】
第２の問題点は、従来、参照画像作成を行う場合に、光の干渉を考慮した方法ではなく、主としてレーザ光を照射して得られる検査画像を参考にする方法によっていたため、ハーフトーン膜のパターンの周辺部や微小パターン部で正確な参照画像生成ができなかった。
【０００６】
第３の問題点は、透明体とハーフトーン膜と第３の物質からなるフォトマスクの参照画像の生成方法がなかった。
【０００７】
第４の問題点は、溶融石英基板に露光波長に合わせて作られた位相シフト溝と溝のない部分を、露光波長とは異なる検査波長光が透過（或いは反射）するときの光路差による干渉によって得られる明暗を参照画像に表現することができない。そのため、ＣＡＤデータによる検査ができなかった。
【０００８】
本発明は、このような背景のもとになされたものであり、参照画像の作成精度を高め更に実際の検査時の明度設定と参照画像の明度設定を一致させることにより、参照画像と実画像の一致度を高め擬似欠陥を削減し、検査精度の向上を図ることを第１の目的とする。また、従来不可能であったアルタネイティブ位相シフトフォトマスク（ALTPSM）のデータベース検査を可能にすることを第２の目的とする。また、参照画像作成を容易にし、検査時間の短縮を図ることを第３の目的とする。また、参照画像作成の信頼性を高めることを第４の目的とする。また、オペレータによる参照画像の微調整を不要にし、操作性向上を図ることを第５の目的とする。さらに、上記効果により生産性向上をはかることを第６の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、前記課題を解決するために、次のような手段を採る。
【００１０】
まず請求項１に係る発明は、透明体と露光波長に対して一部の光を透過するように設計された位相シフト用のハーフトーン膜とを少なくとも含む構成の位相シフトフォトマスク、若しくは、透明体に露光波長を考慮して作られた位相シフト用の溝を含む構成の位相シフトフォトマスク、あるいは、前記両方の構成を併せ持つ位相シフトフォトマスクについて、該位相シフトフォトマスクのパターン設計データであるＣＡＤデータに基づいて生成した参照画像と、前記露光波長と異なる波長のレーザ光を検査用レーザ光として用いて該位相シフトフォトマスク上のパターンを採ることにより生成した検査画像とを用い、前記参照画像と前記検査画像との比較を行って前記位相シフトフォトマスクの欠陥を検出する位相シフトフォトマスク検査装置に用いられる参照画像の生成方法であって、前記露光波長と、前記検査用レーザ光の波長である検査波長と、前記検査用レーザ光の空間強度分布と、前記位相シフトフォトマスクを構成する物質の屈折率と透過率及び構造とを用いて、前記位相シフトフォトマスクのパターン設計データから前記参照画像を生成することを特徴とする参照画像の生成方法である。
【００１１】
また請求項２に係る発明は、請求項１に記載した参照画像の生成方法であって、前記位相シフトマスクは、前記透明体と前記ハーフトーン膜とを含む構成の位相シフトフォトマスクであり、前記露光波長と、前記検査波長と、前記検査用のレーザ光の空間強度分布と、該位相シフトフォトマスクを構成する物質の屈折率と透過率及び構造とを用いて、該位相シフトフォトマスクのパターンの設計データから前記参照画像を生成する際に、前記ハーフトーン膜の前記検査波長に対する透過率から設定される物理的に正しい水準とは異なる仮想水準を設定することを特徴とする参照画像の生成方法である。
【００１２】
また請求項３に係る発明は、請求項１に記載した参照画像の生成方法であって、前記位相シフトマスクは、前記透明体と前記ハーフトーン膜と不透明膜とを含む構成の位相シフトフォトマスクであり、前記露光波長と、前記検査波長と、前記検査用のレーザ光の空間強度分布と、該位相シフトフォトマスクを構成する物質の屈折率及び構造とを用いて、該位相シフトフォトマスクのパターンの設計データから前記参照画像を生成する際に、前記ハーフトーン膜の前記検査波長に対する透過率から設定される物理的に正しい水準とは異なる仮想水準を設定することを特徴とする参照画像の生成方法である。
【００１３】
また請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれか１つに記載した参照画像の生成方法であって、前記露光波長λ0、前記検査波長λ1、前記ハーフトーン膜の前記露光波長に対する屈折率ｎ0、前記ハーフトーン膜の前記検査波長に対する屈折率ｎ1、前記検査用レーザ光の空間強度分布における単位ピクセル強度P(i,j)を用いて、前記レーザ光のほぼ中心に位置するピクセルの明るさE(0,0)を次式で表すことにより、前記ハーフトーン膜の階調値設定を物理的に正しい階調値と異なる値に設定した場合に前記参照画像と検査検査画像との一致度を高めることを特徴とする参照画像の生成方法である。
前記ハーフトーン膜部の設定値を物理的に正しい階調値より小さい値に設定する場合には
E(0,0)=Σ((F(|X(i,j)-Y(i,j)|+|X(i,j)+Y(i,j)+2S|)/2-S)
前記ハーフトーン膜部の設定値を物理的に正しい階調値より大きい値に設定する場合には
E(0,0)=Σ(F(|X(i,j)-Y(i,j)|-|X(i,j)+Y(i,j)|)/2
ここで、
X(i,j)=e(i,j)(Rmax-Rmin)/Rmax/(1-T1)-(T1Rmax-Rmin)/(1-T1)
Y(i,j)=e(i,j)Rmin/T1Rmax
e(i,j)=(Rmax/ΣP(i,j))(P(i,j)/√2)(F(AT0(sinω0+cosω0)+BT1(sinω1+cosω1)+√2GK)
S=(T1Rmax-Rmin)/(1-T1)
T0：透明部透過率
T1：ハーフトーン膜透過率
A=(Rreal-Rmin)/(Rmax-Rmin)
B=(Rmax-Rreal)/(Rmax-Rmin)
Rmax：最大階調値
Rmin：最小階調値
Rreal：設計データ階調値
ω0=(2m+1)λ0π/(λ1(ｎ0-1))
ω1=(2m+1)λ0ｎ1π/(λ1(ｎ0-1))
F=Kreal/K
G=(K-Kreal)/K
K：第３層階調値
Kreal：第３層設計データ階調値（膜有り：0、膜なし：K）
【００１４】
また請求項５に係る発明は、請求項１に記載した参照画像の生成方法であって、前記位相シフトマスクは、前記透明体と前記位相シフト用の溝とを少なくとも含む構成の位相シフトフォトマスクであり、前記レーザ光の一部を前記位相シフトフォトマスクを照射する前記検査用レーザ光と前記位相シフトフォトマスクを照射しない参照用レーザ光に分割し、前記位相シフトフォトマスクの前記位相シフト用の溝もしくは前記透明体を透過した前記検査用レーザ光と前記参照用レーザ光とを合成して光検出器に入射させることにより前記検査用レーザ光と前記参照用レーザ光とを干渉させるように前記参照用レーザ光の光路に位相シフト部を設置して構成されたフォトマスク検査装置において、前記位相シフト部を操作して得られる前記干渉効果に起因する光の強度変化と同等の効果を画像上に生成することを特徴とする参照画像の生成方法である。
【００１５】
また請求項６に係る発明は、請求項１又は５に記載した参照画像の生成方法であって、前記露光波長λ0、前記検査波長λ1、前記透明体の前記露光波長に対する屈折率ｎ00、前記透明体の前記検査波長に対する屈折率ｎ11 、前記検査用レーザ光の空間強度分布における単位ピクセル強度P(i,j)を用いて、前記検査用レーザ光のほぼ中心に位置するピクセルの明るさE(0,0)を次式で表すことにより、前記位相シフトフォトマスクの前記位相シフト用の溝及び前記透明体を透過した前記検査用レーザ光と前記参照用レーザ光との干渉効果を表した画像を生成することを特徴とする参照画像の生成方法である。
E(0,0)=Σ(|e(i,j)+f(i,j)|-|e(i,j)-f(i,j)|)/2
e(i,j)=(Rmax/ΣP(i,j))(P(i,j)/√2)(T0((C(sinω0+cosω0)+Q(sinβ+cosβ))+(A(sinω2+cosω2)+Q(sinβ+cosβ)))))
f(i,j)=(Rmax/ΣP(i,j))P(i,j)Kreal
ここで、
ω0=(2m+1)λ0π/(λ1(ｎ00-1))
ω2=(2m+1)λ0ｎ11π/(λ1(ｎ00-1))    mは整数
A=(Rreal-RL-min)/(RL-max-RL-min)
C=(RL-max-Rreal)/(RL-max-RL-min)
T0：透明部透過率
Q：参照用レーザ光の強度パラメータ
RL-max：最大階調値
RL-min：最小階調値
Rreal：設計データ階調値
Kreal：不透明膜設計データ値（膜有り：０、膜なし：K）
【００１６】
さらに請求項７に係る発明は、請求項１、５、又は６に記載した参照画像生成方法を用いた位相シフトフォトマスク検査装置であって、透明体と、前記透明体に露光波長を考慮して作られた位相シフト用の溝と、不透明膜又は前記ハーフトーン膜、あるいは、前記両方の膜とを含んだ構成の位相シフトフォトマスクを、前記露光波長とは異なる検査波長を用いて検査する位相シフトフォトマスク検査装置について、前記位相シフトフォトマスクに照射された前記検査用レーザ光の該位相シフトフォトマスクからの透過光による検査、反射光による検査、及びALTPSM位相シフト検査を同時に行うことを特徴とする位相シフトフォトマスク検査装置である。
【発明の効果】
【００１７】
まず請求項１に係る参照画像の生成方法によれば、光の一部を透過するようにしたハーフトーン膜と透明部を少なくとも含む構成、若しくは透明体に露光波長を考慮して作られた位相シフト用の溝を含む構成、あるいは、前記両方の構成を併せ持つ位相シフトフォトマスクについて、該位相シフトフォトマスクのパターン設計データに基づいて生成した参照画像と、前記露光波長と異なる波長の検査用レーザ光を用いて該位相シフトフォトマスク上のパターンを採って生成した検査画像とを用い、前記参照画像と前記検査画像との比較を行って前記位相シフトフォトマスクの欠陥を検出するフォトマスク検査装置において、前記露光波長と、前記検査用レーザ光の波長である検査波長と、前記検査用レーザ光の空間強度分布と、前記位相シフトフォトマスクを構成する物質の構造及び屈折率及び透過率とを用い、前記位相シフトフォトマスクのパターン設計データから、前記位相シフトフォトマスクに検査用レーザ光を照射したときに発生する光の干渉を正確に再現することを可能とし、擬似欠陥を抑制した参照画像の生成が可能となる。
【００１８】
また請求項２に係る参照画像の生成方法によれば、前記検査用レーザ光を照射して画像を取得する際にハーフトーン膜の透過率と異なるレベルにその膜の明度を設定することで歪んだ検査画像を対象としても、前記歪んだ参照画像の生成を可能にし、擬似欠陥の発生を抑制し、欠陥検出感度を高めることが可能とする。
【００１９】
また請求項３に係る参照画像の生成方法によれば、前記透明体と前記位相シフトハーフトーン膜に加えて、不透明膜を含んで構成される位相シフトフォトマスク参照画像の生成を可能とする。
【００２０】
また請求項４に係る参照画像の生成方法によれば、前記露光波長λ0、前記検査波長λ1、前記ハーフトーン膜の前記露光波長に対する屈折率ｎ0、前記ハーフトーン膜の前記検査波長に対する屈折率ｎ1、前記検査用レーザ光の空間強度分布における単位ピクセル強度P(i,j)を用いて、前記レーザ光のほぼ中心に位置するピクセルの明るさE(0,0)を数式で表すことを可能にする。この数式によれば前記ハーフトーン膜の階調値設定を物理的に正しい階調値と異なる値に設定した場合ににも前記参照画像と検査検査画像との一致度を高めることを可能とする。
【００２１】
また請求項５に係る参照画像の生成方法によれば、前記透明体と前記位相シフト用の溝とを少なくとも含む構成の位相シフトフォトマスクを、検査用レーザ光の一部を前記位相シフトフォトマスクを照射する前記検査用レーザ光と前記フォトマスクを照射しない参照用レーザ光に分割し、前記位相シフトフォトマスクの前記位相シフト用の溝もしくは前記透明体を透過した前記検査用レーザ光と前記参照用レーザ光とを合成して光検出器に入射させることにより前記検査用レーザ光と前記参照用レーザ光とを干渉させるように前記参照レーザ光の光路に位相シフト部を設置して構成されたフォトマスク検査装置において、前記位相シフト部を操作して得られる前記干渉効果に起因する光の強度変化と同等の効果を参照画像上に生成することを可能とし、露光波長と異なる前記検査波長のレーザ光を用いて位相シフト用溝を有するALTPSMの平坦透明部及び溝部透明体に存在する透明欠陥を検出することを可能とする。
【００２２】
また請求項６に係る参照画像の生成方法によれば、前記露光波長λ0、前記検査波長をλ1、前記透明体の露光波長に対する屈折率ｎ00、検査波長に対する透明体の屈折率ｎ11 、前記検査用レーザ光の空間強度分布における単位ピクセル強度P(i,j)を用いて、前記検査用レーザ光のほぼ中心に位置するピクセルの明るさE(0,0)を数式で表すことを可能とする。また、この数式は前記位相シフトフォトマスクの前記溝部及び前記透明体を透過した前記検査用レーザ光と前記参照用レーザ光との干渉効果を表した参照画像を生成することを可能とし、露光波長と異なる検査波長を用いても擬似欠陥の発生を抑制した参照画像の生成を可能とする。
【００２３】
また請求項７に係る位相シフトフォトマスク検査装置によれば、透明体と、前記透明体に露光波長を考慮して作られた位相シフト用の溝と、不透明膜又は前記ハーフトーン膜、あるいは、前記両方の膜とを含んだ構成の位相シフトフォトマスクを前記露光波長とは異なる検査波長を有する検査装置について、前記位相シフトフォトマスクに照射された前記検査用レーザ光の該位相シフトフォトマスクからの透過光による検査及び反射光による検査及びALTPSM位相シフト検査を同時に行うことが可能なフォトマスク検査が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
ハーフトーン膜を用いたハーフトーン位相シフトフォトマスク（ATTPSM）或いは透明体に溝を設けて作られたアルタネイティブ位相シフトフォトマスク（ALTPSM）は、これらを用いて露光機で半導体ウエーハへマスクパターンを転写する際、位相シフトと非位相シフト部の光が干渉してパターンエッジのコントラストを強調させるように作られている。
【００２５】
図１を用いてATTPSMの場合について説明すると、位相シフト部を透過する光11は12のように位相が半波長ずれているため、非位相シフト部を透過する光13との干渉によってコントラストが強調されたパターンエッジ14が得られる。このようにして微細パターンの実現を図っている。
【００２６】
このような位相シフトフォトマスクの検査を、マスクの設計データとの比較で行うダイ対データベース検査においては、ＣＡＤデータから作成される参照画像を検査用レーザ光を照射して得られる検査画像に似せて作る技術が重要である。従来は、例えばΣ(P(i,j)-p(i,j)Ｍ)  （Ｍは係数）で表される式の中の符号の異なる二つの項に、検査画像サンプルから得られるデータを基に参照画像を作成していた。
【００２７】
そのため、ハーフトーン膜エッジでの光の干渉現象を正確に画像に表現することができず欠陥ではないところを欠陥と認識する擬似欠陥発生の原因となったり、そのために検査のやり直しを余儀なくされフォトマスク検査の効率を極端に低くする原因となっていた。更に、従来の参照画像生成方式では微小パターンの正確な表現が不可能であり、ますます微細化するフォトマスクの品質確保の障害となっていた。
【００２８】
この発明は、この技術を提供するもので、ハーフトーン位相シフトフォトマスク(ATTPSM)にレーザ光を照射したとき、パタ―ンによって位相シフトされる光成分と、そうでない光成分が集光され干渉によって発生する現象を正確に参照画像として再現させることができる。特に、この技術は、本来フォトマスクが使われる露光波長と異なる波長のレーザ光が採用された検査装置にとって極めて重要な技術となる。
【００２９】
先ず、図２を参照しながらATTPSMの場合について説明する。ATTPSMは溶融石英ガラスに露光波長λ0に対し或る程度光が透過する材料で位相シフト膜が作られており、この位相シフト膜の厚みは膜を透過する光21と膜のない非位相シフト部26を透過する光22の位相がλ0/２ずれるようになっている。
【００３０】
このようなATTPSMに露光波長λ0と異なる検査波長λ1の光が入射したときには、位相差の現れ方が光線21と22の場合と異なり光線23と24の位相差は次に説明するようになる。露光波長λ0に対する屈折率ｎ0、検査波長λ1に対する屈折率ｎ1とし、露光波長λ0に対して位相がπ進む（或いは遅れる）ように設計された位相シフト膜25に検査波長λ1の光が照射された場合の位相シフト量を算出すると次のようになる。
【００３１】
波数は
ｎ1(2m+1)λ0/2λ1(ｎ0-1)    …［式１］  ここで、m は整数。
位相シフト膜25を通過する光23の位相角ω1は  
ω1=2πｎ1(2m+1)λ0/(2λ1(ｎ0-1))=(2m+1)λ0ｎ1π/(λ1(ｎ0-1))     …［式２］
非位相シフト部26を通過する光24の位相角ω0は、
ω0=(2m+1)λ0π/(λ1(ｎ0-1))    …［式３］
となる。
【００３２】
次に、披検査体であるフォトマスクに照射する検査用レーザ光の強度分布形状例を図３に示す。フォトマスク欠陥検査機においてフォトマスクのパターンを採取するときには、図３に示すような空間強度分布をもった検査用レーザ光31をフォトマスクに照射し、その光を結像するか集光するかしてその位置の光強度とする。
【００３３】
ここでいうその位置とは、図４に示す検査用レーザ光のほぼ中心にある単位四角（今後ピクセルと呼ぶ）の位置(0,0)42のことであり、この位置(0,0)の光強度E(0,0)は検査用レーザ光41すべてを含むピクセルの強度P(m,n)（図５参照）の総和となる。即ち、
位置(0,0)の強度E(0,0)は
E(0,0)=ΣP(m,n)   …［式４］
となる。ここで、m,nは図５に示すように単位ピクセルで分割された検査用レーザ光すべてを含むピクセルの座標であり、P(m,n)は位置(m,n)のピクセル強度である。
【００３４】
上述したような場合、透過率Tのハーフトーン膜パターンに検査用レーザ光が照射された時の或るピクセルの位置(i,j)の光強度を位相成分を含んで表すと、P(i,j)sin(θ(t)+ω1) となり、膜の無い部分を透過した光強度は、P(i,j)sin(θ(t)+ω0)で表される。膜の有り無しを選択関数を用いて表すと次式となる。
AT0P(i,j)sin(θ(t)+ω0)+BT1P(i,j)sin(θ(t)+ω1)    …［式５］
ここで、A、Bは選択関数でAは膜が無い場合、Bは膜がある場合を選択する。また、T0は透明部の透過率、T1は膜の透過率、θ(t)は時間の関数である。  
したがって、位置（0,0）の光強度は  
Σ(AT0P(i,j)sin(θ(t)+ω0)+BT1P(i,j)sin(θ(t)+ω1))    …［式６］
となる。
【００３５】
パターンに照射された検査用レーザ光は、上述した位相成分と図３、４で説明したそれぞれの強度分布をもっており、位置（0,0）の光強度は式６で表される。この値を用いて参照画像を生成するために光ビーム総量で正規化すると、位置（0,0）の階調値E(0,0)は次式で表される。
E(0,0)=(Rmax/ΣP(i,j))Σ(AT0P(i,j)sin(θ(t)+ω0)+BT1P(i,j)sin(θ(t)+ω1))     …［式７］
【００３６】
次に図６を例にして、参照画像の生成方法について説明する。図６は設計パターンを検査のためのピクセルを単位として平面に展開した一例を示したもので、61は透明部、62はハーフトーン膜部である。円63はピクセル64の位置(0,0)の光強度を決める検査用レーザ光の照射領域である。円63の中には、膜部66と透明部65の二つの構造体をもっており、それぞれを透過した光の総和によりピクセル位置（0,0）の明るさは式７で計算されるような階調値を与えられる。この方法ですべてのピクセルの明るさを計算してＣＡＤデータによる参照画像が作成される。このとき得られる参照画像は、膜部66の透過率が物理的に正しい値が適用され、したがって正しい物理現象を再現できる。
【００３７】
一方、実際に検査を行う場合には、正しい透過率とは無関係に膜部の階調値が設定されることが多い。その場合、検査用レーザ光を照射して生成される検査画像は歪んだ画像を生成することになり、このような検査画像と上記方法によって生成された参照画像を比較して欠陥検出を行う場合、擬似欠陥（本来欠陥でないがまちがって欠陥と認識される部分）が多発することになる。
【００３８】
この現象を図７を用い詳しく説明する。［式７］は透明体と、ある透過率をもち露光波長に対して半波長位相がずれるよう設計されたハーフトーン膜で構成される位相シフトフォトマスクに、ある強度分布をもった検査用レーザ光が照射されたときに、注目する部分の明度を表している。この［式７］で表される位置(0,0)の明度は、図７においては線71上で動作する線（動作線と呼ぶ）上で集積された結果である。図７のTRmaxは透明部の明るさRmaxに膜の透過率Tを乗じた水準であり、［式７］の動作線71と点72で交わる。［式５］がP(i,j)より小さい時には明るさはTRmaxより小さくなり、大きいときはTRmaxより大きくなる。
【００３９】
実際の検査においては、物理的に正しい水準TRmaxとは無関係に仮想水準Rminを設定することが多い。このような場合、検査用レーザ光を照射して得られる検査画像は、動作線74とRminとの交点73で屈曲した動作線75に沿って作られることになる。一方、参照画像は［式７］により動作線74と仮想動作線76で作られる。この図から明らかなように、［式５］の値がP(i,j)より小さい場合に仮想動作線76上で表される位置(i,j)の明るさと動作線75上で表現される検査画像上の位置(i,j)の明るさは一致することは無い。図７とは逆にRmin＞TRmaxと設定することもあるが、この場合も検査画像と参照画像が一致しない。
【００４０】
従来の参照画像生成方法は［式７］の第２項の係数を調整して、検査画像に似せる作業をフォトマスク毎に行っていたため、生成された参照画像がハーフトーン膜エッジ周辺での光の干渉現象が正確に表現できず、擬似欠陥の発生や微小パターンの生成に問題があった。この発明では、露光波長と検査波長が異なり、更に、微小なパターンを含んだATTPSMの参照画像を正確に生成し、ハーフトーン膜部の水準を自由に設定できる参照画像生成方法を提供する。
【００４１】
図８を参照して、ハーフトーン膜と不透明膜と透明体を含んで構成されるフォトマスクの参照画像生成方法について説明する。図８（ａ）は不透明膜の設計データから作成された多値化パターンのモデルであり、図８（ｃ）は線分84での階調値を示す。図８（ｂ）はハーフトーン膜の設計データから作成された多値化パターンのモデルであり、図８(ｄ)は線分85の階調値を示す。図８（ｅ）はハーフトーン膜と不透明膜の合成された時のパターンであり、図８（ｆ）は線分88の階調値を示す。
【００４２】
図８において、81は透明体、82は不透明膜、83はハーフトーン膜である。線86は不透明膜82と透明体81の階調値分布、線87はハーフトーン膜83と透明体81の階調値分布、線89は合成されたパターンの階調値分布を示す。実際の設計データは、透明体と不透明膜（図８（ａ））と透明体とハーフトーン膜（図８（ｂ））とが独立している。
【００４３】
これら２つのデータから図８（ｅ）、（ｆ）を得るには次の手順によればよい。図８（ａ）、（ｂ）の設計データから各ピクセル80に図８（ｃ）、（ｄ）のような多値化階調値に展開し、同一位置における階調値として、いずれか小さい値を採用すれば、合成パターンの図８（ｅ）及び階調値分布の図８（ｆ）が得られる。
【００４４】
この階調値分布を次式で表すことができる。
［式５］に不透明膜項を付加して
F(AT0P(i,j)sin(θ(t)+ω0)+BT1P(i,j)sin(θ(t)+ω1))+GKP(i,j)sinθ(t)    …［式８］
ここで、A、Bはハーフトーン膜に関する選択関数でAは膜が無い場合、Bは膜がある場合に選択する。また、G,Fも不透明膜に関する選択関数で、Gは膜がある場合、Fは膜がない場合に選択する。また、T0は透明部の透過率、T1は膜の透過率、θ(t)は時間の関数である。  
したがって、位置（0,0）の光強度は  
E(0,0)=Σ(F(AT0P(i,j)sin(θ(t)+ω0)+BT1P(i,j)sin(θ(t)+ω1))+GKP(i,j)sin(t))     …［式９］
となる。
【００４５】
次にALTPSMの場合について図９を参照して説明する。波長λ0は露光波長、λ1は検査波長を示している。透明基板901には深さｔの溝902があり、位相曲線の904に示すように、溝の無い部分903と溝の底部で位相がλ0/2ずれるようになっている。図の光強度906と溝部902の位相を考慮した光強度907の干渉により、光強度分布908が得られる。即ち、露光波長λ0では位相の半波長ずれによる干渉により遮光部900の光強度は０になる。
【００４６】
一方、検査波長λ1に対しては、それぞれ溝部912と溝無し部913を透過した光は位相曲線の914に示すように位相差はあるが光強度が０になるような位相差ではなく、溝部透過光線の強度915（位相917）と溝無部透過光線の強度916による合成強度は例えば918に示すような強度分布を持ち、遮光部900の光強度は０になることはない。このため、露光波長と異なる波長の光を用いた検査装置ではALTPSMの位相シフト部の画像を採ることが困難であった。さらに、このような場合にＣＡＤデータによる参照画像の生成もなくALTPSMの普及の隘路となっていた。
【００４７】
この発明は露光波長に関係なく適用できる参照画像生成方法及び検査装置に設置する位相シフタを提供し、露光波長と異なる波長を使用した検査装置においてもALTPSMのダイ対データベース検査及びダイ対ダイ検査が可能とする。
【００４８】
以上に説明したように、本発明では、透明体及び位相シフト用ハーフトーン膜とを少なくとも含んで構成されるハーフトーン位相シフトフォトマスク(ATTPSM)の検査に用いられる検査用レーザ光の空間強度分布と、前記ATTPSMが使用される露光波長と、前記検査用レーザ光の検査波長と、それぞれに対する前記位相シフト用ハーフトーン膜及び前記透明体の屈折率及び前記検査波長に対する透過率を考慮した参照画像生成式を提供し、更に、実際のフォトマスク検査で行われる前記ハーフトーン膜の透過率と異なる仮想透過率を設定することよる検査画像の歪みを参照画像に再現する手段を提供する。
【００４９】
更に本発明は、フォトマスクの透明体に該フォトマスクが使用される露光波長を考慮して設けられた溝構造を少なくとも有するアルタネイティブ位相シフトフォトマスク(ALTPSM)の検査に用いられ、検査用レーザ光の空間強度分布と、前記ALTPSMが使用される露光波長と前記検査用レーザ光の検査波長と、前記露光波長及び前記検査波長に対する透明体の屈折率を考慮し、前記溝部及び非溝部を通過する光の位相を表す項を設けた参照画像生成式を提供し、露光波長と異なる検査波長においても前記ALTPSMの位相シフト部の明度を低くし、位相部に欠陥が存在する場合には明度が変化するようにした参照画像生成方法を提供する。
【００５０】
また本発明は、ハーフトーン膜あるいは不透明膜あるいはその両方を含んで構成されるALTPSMの欠陥検査に用いられ、前記膜部によるパターンの欠陥検査とアルタネイティブ部の欠陥検査を同時に行う位相シフトフォトマスク検査装置を提供する。
【００５１】
次に、本発明の実施の形態について図と式を参照して詳細に説明する。
【００５２】
露光波長をλ0、検査波長をλ1、ハーフトーン膜の露光波長に対する屈折率をｎ0、検査波長に対する屈折率をｎ1、集光レーザビームの空間強度分布において単位ピクセル強度をP(i,j)、レーザビームのほぼ中心に位置するピクセルの明るさをE(0,0)とすると、E(0,0)は次式で表され、ハーフトーン膜の階調値設定を物理的に正しい階調値と異なる値に設定した場合の参照画像と検査画像との一致度を高めることを特徴とする。上記の要件を満たす式を［式１０］から［式１９］に示す。
【００５３】
ハーフトーン膜部の設定値を物理的に正しい値より小さい値に設定する場合には
E(0,0)=Σ((|X(i,j)-Y(i,j)|+|X(i,j)+Y(i,j)+2S|)/2-S)    …［式１０］
ハーフトーン膜部の設定値を物理的に正しい値より大きい値に設定する場合には
E(0,0)=Σ((|X(i,j)-Y(i,j)|-|X(i,j)+Y(i,j)|)/2)    …［式１１］
【００５４】
ここで、
X(i,j)=e(i,j)(Rmax-Rmin)/Rmax/(1-T1)-(T1Rmax-Rmin)/(1-T1)    …［式１２］
Y(i,j)=e(i,j)Rmin/T1Rmax    …［式１３］
e(i,j)=(Rmax/ΣP(i,j))( P(i,j)(AT0(sinω0+cosω0)+BT1(sinω1+cosω1)))/√2    …［式１４］
S=(T1Rmax-Rmin)/(1-T1)    …［式１５］
T0：透明部透過率
T1：ハーフトーン膜透過率  
A=(Rreal-Rmin)/(Rmax-Rmin)    …［式１６］
B=(Rmax-Rreal)/(Rmax-Rmin)    …［式１７］
Rmax：最大階調値
Rmin：最小階調値
Rreal：設計データ階調値
ω0=(2m+1)λ0π/(λ1(ｎ0-1))    …［式１８］
ω1=(2m+1)λ0ｎ1π/(λ1(ｎ0-1))    …［式１９］
【００５５】
［式１０］は図７の動作線74と動作線75を選択する式であり、［式１１］は図示していないハーフトーン膜部の設定水準が透過率基準より大きい場合の選択式である。［式１０］及び［式１１］により参照画像を構成するピクセルの明度を決定する本発明の方法は、ハーフトーン膜を有するフォトマスクの欠陥検査において擬似欠陥を抑制し、欠陥検出感度を高めるために極めて重要な役割を果たす。［式１４］は［式７］を、ハーフトーン膜の有り無しによる位相角ω0、ω1に展開した式であり、動作線71を表している。［式１２］は動作線74を、［式１３］は動作線75を表している。［式１５］は図７の動作線76が負の値を取る場合に、絶対値計算の［式１０］を補正値Ｓを決定するものである。［式１６］と［式１７］は透明体とハーフトーン膜部を選択する選択関数である。
【００５６】
また、この発明では、図９で説明したように、ハーフトーン膜以外に第３の材料の膜をもったフォトマスクの参照画像の生成方法も提供できる。第３の膜が不透明膜の場合、ピクセル（i,j）の光強度はP(i,j)sinθ(t)で表され、ハーフトーン膜、透明体、不透明膜を併せて［式２１］乃至［式２４］で表される。
【００５７】
位置(i,j)のピクセル強度は
(F(P(i,j)(AT0(sinω0+cosω0)+BT1(sinω1+cosω1))+GKP(i,j))/√2    …［式２１］
したがって、位置(0,0)の光強度は
e(i,j)=(Rmax/ΣP(i,j))( P(i,j)(AT0(sinω0+cosω0)+BT1(sinω1+cosω1))+GK)/√2    …［式２２］
となる。
【００５８】
ここで、A、Bはハーフトーン膜に関する選択関数でAは膜が無い場合、Bは膜がある場合に選択する。 また、G,Fも不透明膜に関する選択関数で、Gは膜がある場合、Fは膜がない場合に選択する。  
F=Kreal/K    …［式２３］
G=(K-Kreal)/K    …［式２４］
ここでKは第３層階調値、Krealは第３層設計データ値（膜有り：０、膜なし：K）をあらわす。またT0は透明部の透過率、T1は膜の透過率、θ(t)は時間の関数である。  
【００５９】
次にALTPSMの場合について図を参照しながら説明する。図１０は、この発明に用いられる位相差検出機の構成を示すものであり、原理は従来からよく知られている位相差顕微鏡と同様のものである。レーザ光1001は第１の半透鏡1008によりレーザビームＡ1002とレーザビームＢ1003に分割される。レーザビームＡ1002は第１の反射鏡1009で反射した後フォトマスク1005を照射/透過して第２の半透鏡1010で反射して光検出器1007に至る。レーザビームＢ1003は位相シフタ1006を透過した後第２の反射鏡1011で反射して第２の半透鏡1010を通過して光検出機1007に至る。第２の半透鏡1010では、レーザビームＡ1002とレーザビームＢ1003が合成されレーザビームＣ1004となる。
【００６０】
この第２の半透鏡1010の合成点1014でレーザビームＡ1002の位相は1012の状態にあると仮定する。レーザビームＢ1003の位相を1012と位相が１８０°異なるように位相シフタ1006を調整して1013のようにすると、合成レーザビームＣ1004はレーザビームＡ1002とレーザビームＢ1003の干渉により振幅（光強度）はゼロになる。この条件を定常状態とすると、フォトマスク上に位相欠陥が存在すればフォトマスクからのレーザビームＡの位相がずれ合成レーザビームＣ1004の光強度がゼロではなくなり欠陥を見つけることができる。
【００６１】
上記の位相差検出の原理は良く知られているが、これを設計データとの比較においてフォトマスク上の位相欠陥を検出するためには参照画像の生成が重要である。この発明では、位相項を考慮した参照画像の生成法を提供する。
【００６２】
露光波長をλ0、検査波長をλ1、露光波長に対する透明体の屈折率をｎ00、検査波長に対する透明体の屈折率をｎ11 、集光レーザビームの空間強度分布において単位ピクセル強度をP(i,j)、レーザビームのほぼ中心に位置するピクセルの明るさをE(0,0)として透明溝部と平坦部のそれぞれに角度βの位相をシフト項させると、上述した光路長調整による位相シフトを可能にした参照画像生成方法となり、［式２５］乃至［式３１］で表される。
【００６３】
E(0,0)=(Rmax/ΣP(i,j))((Σ P(i,j)/√2)(FT0((C(sinω0+cosω0)+Q(sinβ+cosβ))+(A(sinω2+cosω2)+Q(sinβ+cosβ)))+GK))    …［式２５］
ここで、
ω0=(2m+1)λ0π/(λ1(ｎ00-1))    …［式２６］
ω2=(2m+1)λ0ｎ11π/(λ1(ｎ00-1))    …［式２７］    mは整数
A=(Rreal-RL-min)/(RL-max-RL-min)    …［式２８］
C=(RL-max-Rreal)/(RL-max-RL-min)    …［式２９］
T0：透明部透過率、
Q ：参照用レーザ光の強度パラメータ
RL-max:最大階調値
RL-min：最小階調値
Rreal：設計データ階調値
F=Kreal/K    …［式３０］
G=(K-Kreal)/K    …［式３１］
K:第３層階調値
Kreal:第３層設計データ値（膜有り：０、膜なし：K）
【００６４】
以上説明した本発明の参照画像の生成方法では、検査用レーザ光自身には位相収差を含まないものとして扱ってきたが、実際にはレンズ、ミラー等の光学部品を経て伝播する際にレーザ光の部分部分で位相収差が発生する。したがって、本発明を実用する場合には、この場所による位相成分をωＰとするとピクセルの位置(i,j)の光強度は、P(i,j)sin(θ(t)+ω1+ωP(i,j))と表される。したがって、この式を展開して各請求項に適用することにより、レーザ光に含まれる位相収差を反映させることができる。
【００６５】
次にこの発明に用いるシフタを図を参照して説明する。図１１は位相シフタの構成を示す概略図である。本発明で用いられるシフタは透明体1101、ホルダ1102と角度調整保持機構1103を有して構成され、光軸1104の光路中に設置される。角度調整保持機構1103は稼動範囲のいずれの位置においても停止できる機構を有している。透明体1101としては両端面が高精度に研磨された溶融石英等が使用される。ホルダが1102から1105に変移するとき、光が透明体を通過する光路長がd2からd1に変化する。この光路長の変化量を制御して所望の位相状態をつくることができる。
【００６６】
本発明の参照画像生成法を提供する［式１０］乃至［式１９］について詳細に説明する。図７の説明で述べたように、ハーフトーン膜を含んだフォトマスクの実際の検査においては、ハーフトーン膜の明度を検査波長に対する透過率を考慮した水準（T1Rmax）に設定されることは稀であり、膜の水準はRminに設定される。この時、検査画像を構成する位置(i,j)のデータは動作線74と動作線75に沿って採取される。従来の方法は、基本的には動作線74と76で画像生成しRmin と０の間の数値に対しては検査画像に合わせる作業を行っていた。この発明では、［式１０］によって検査画像と同じ動作線を選ぶことができる。
【００６７】
［式１０］によると、ピクセルの明度がRminより大きいときにはX(i,j)［式１２］が選択され、Rminより小さいときにはY(i,j)［式１３］が選択される。［式１４］は、対象ピクセルがハーフトーン膜部か透明部かを判別する選択関数A,B［式１６］、［式１７］を含んでおりA+B=1 で  A=1のときB=0となり、B=1のときはA=0となる。それぞれが０と１の間を取る場合もその比率で位相に寄与する。［式１１］はRmin＞T1Rmaxの場合に適用される。位相項ω0［式１８］、ω1［式１９］を決める係数ｍは０を含んだ整数である。［式１５］は図７の動作線76が負の値を取る場合に、絶対値計算の［式１０］を補正値Ｓを決定するものである。
【００６８】
ハーフトーン膜の他に第３の材質を含んで構成されるフォトマスクの参照画像生成に用いられる［式２１］乃至［式２４］について説明する。主たる［式２１］、［式２２］にはハーフトーン膜と透明体と第３の材質を選択するため、第３の選択関数が付加されている。パラメータＫは第３の材料部分の明度を０以外の値で固定する。第３の膜がある場合、［式２３］においてKreal=０とおくと、ハーフトーン膜及び透明体部の項の関数F=０となり、第３の材料の明度はＫで決定される。第３の材料が存在しない場合にはKreal=Kとおけば、［式２３］でF=1、［式２４］でG=0となり、［式２２］は［式１４］と同じ式となる。
【００６９】
ALTPSMの場合の参照画像生成式［式２５］乃至［式３１］においても、選択関数式［式２８］乃至［式３１］の取り扱いは上述したものと同様に行えばよい。検査画像上でALTPSMの溝部分のE(0,0)が０又は極小値をとるための調整は、画像を採取する際に図１１で説明した位相シフタを調整することにより可能となる。図１０で説明した透過画像で検査する場合には、図１０で、フォトマスク1005の検査対象部を透過したレーザビームＡ1002とレーザビームＢ1003の合成レーザビームＣ1004の強度が極小となるように図１１の角度調整保持機構1103を動かして固定する。一方、参照画像を生成する場合のβ値の設定は、画像のモデルからあらかじめ算出しておき常にその値を用いる。この場合、取得ピクセル位置がモデルから変位がある場合には各ピクセルの振幅の変動があるが、検査画像についても同様の変動が発生するため、検査においては問題とならない。
【００７０】
図１２はこの発明の他の実施例である。この実施例は、ALTPAMの位相シフト部と膜パターン部を反射画像、透過画像及び干渉画像を同時の採取し個別に検査を行うことを可能にするものである。
【００７１】
図１２に構成の概要を示す。図１２において、レーザビーム1201は第１の半透鏡1214によりレーザビームＡ1202とレーザビームＢ1203に分けられる。レーザビームＡ1202は第１の反射鏡1215及び検査光学系1208を経て被検査対象物であるフォトマスク1209に照射される。フォトマスク1209においてはレーザビームＡの一部は反射し検査光学系1208によって分離され反射レーザビーム1207となって反射光検出器1213に入射する。フォトマスク1209を透過したレーザビームは第２の半透鏡1216により一部は反射され透過レーザビーム1204となって透過光検出器1211に入射する。第２の半透鏡1216を透過したレーザビームＤ1205は合成ミラー1217に至る。他方、レーザビームＢ1203は第２の反射鏡1218を経て合成ミラー1217でレーザビーム1205と合成されレーザビームＣ1206となって干渉光検出器1212に入射する。
【００７２】
図９で説明したように、フォトマスク1209上の対象パターンからのレーザビームＤ1205とレーザビームＢ1203の位相を1215と１８０°異なるように位相シフタ1210を調整すると、合成レーザビームＣ1206はレーザビームＤ1205とレーザビームＢ1203の干渉により振幅（光強度）はゼロになる。この条件を定常状態とすると、フォトマスク上に位相欠陥が存在すればフォトマスクからのレーザビームＡの位相がずれ合成レーザビームＣ1206の光強度がゼロではなくなり欠陥を見つけることができる。また、透過光検出器による透過画像及び反射光検出器による反射画像を用いそれぞれ独立して欠陥検査に供することもできる。
【００７３】
この構成例で用いられる、第１、第２の半透鏡及び合成ミラーはレーザビームの偏光を考慮した特性のものであってもよい。更に、この発明によるALTPSMの欠陥検査はダイ体データベースに限らずダイ体ダイ検査にも使用可能であることは言うまでもない。また、この発明の［式２５］乃至［式３１］は遮光膜のないフォトマスクにも適用可能であることは本発明の原理からも当然のことである。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】図１はATTPSMによる位相シフト効果を表す図である。
【図２】図２は露光波長と検査波長が異なる場合のATTPSMにおける位相差の現れ方を示す図である。
【図３】図３はフォトマスクに照射されるレーザビームの空間強度分布を３次元的に示す一例である。
【図４】図４はレーザの照射領域をピクセルで分割した図で、（Ａ）は各ピクセルを示す平面図、（Ｂ）はレーザの強度を示す線４３での断面図である。
【図５】図５は照射されるレーザビームすべてのピクセル位置の座標とレーザビーム強度を示す図である。
【図６】図６はフォトマスクの設計パターンの一部を示す図である。
【図７】図７はハーフトーン膜を有するフォトマスク検査において、ハーフトーン膜部の明度が設定される階調値と物理的に正しい階調値の関係を示す図である。
【図８】図８はハーフトーン膜と不透明膜と透明体とを含んで構成されるフォトマスクの参照画像生成方法について説明する図である。図８（ａ）は不透明膜の設計データから作成された多値化パターンのモデルであり、図８（ｃ）は線分84での階調値を示す。図８（ｂ）はハーフトーン膜の設計データから作成された多値化パターンのモデルであり、図８（ｄ）は線分85での階調値を示す。図８（ｅ）はハーフトーン膜と不透明膜の合成された時のパターンであり、図８（ｆ）は線分88での階調値を示す。
【図９】図９はALTPSMにおける露光波長と検査波長が異なる場合の位相差の現れ方の模式図である。
【図１０】図１０はALTPSMの検査に用いられる位相差検出器の構成を示す図である。
【図１１】図１１は本発明で使用される位相シフタの機能を示す概念図である。
【図１２】図１２は本発明の他の実施例で、透過光及び反射光による検査と同時にALTPSMの検査を行う検査機の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００７５】
図１で、11は位相シフト部を通過した光成分、12はその位相、13は非位相シフト部を通過した光、14は干渉によって生じた光強度分布を示す。
図２で、λ0は露光波長、λ1は検査波長、tはハーフトーン膜の厚さ、21は波長λ0の光が位相シフト膜部25を透過した位相、22は非位相シフト部26を透過した位相、23は波長λ1の光が位相シフト部25を透過した位相、24は非位相シフト部を透過した位相を示す曲線である。
図３で、31はレーザビームを示す。
図４（Ａ）で、41は強度分布を示し、図４（Ｂ）で、P(0,0)42はほぼ中央にあるピクセルである。
図５で、P(m,n)は位置(m,n)のレーザビームの強度を表す。
図６で、61は透明部、62はハーフトーン膜部、63はレーザ照射領域、64は位置(0,0)を示し、65はレーザ照射領域63内の透明部、66はハーフトーン膜部である。E(0,0)は位置(0,0)の階調値である。
図７で、線71はハーフトーン膜部の階調値が物理的に正しく設定された場合の動作線72はそのときのハーフトーン膜部の階調値を示す。73は実際の検査時に設定されるハーフトーン膜部の階調値、線74と線75はハーフトーン部の階調値が73に設定されたときの動作線であり、76は動作線74が延長された仮想動作線である。
図８で、81は透明体、82は不透明膜、83はハーフトーン膜、線86は不透明膜82と透明体81の階調値分布、線87はハーフトーン膜83と透明体81の階調値分布、線89は合成されたパターンの階調値分布である。
図９で、λ0は露光波長、λ1は検査波長、901は透明基板、900は遮光部、902、912は深さtの溝部、903、913は溝無部を示す。904は露光波長の場合の位相差、914は検査波長の場合の位相差の現れ方を示す。906は露光波長における溝無部903からの光強度及び位相、905は溝部902からの光強度、907はその位相、908は遮光部900と905、906の干渉後の光強度を示す。915は検査波長における溝部912からの光強度、917はその位相、916は溝無し部913からの光強度及び位相を示し、918は遮光部を含めた干渉した結果を示す。
図１０で、1001はレーザビーム、1002はレーザビームＡ、1003はレーザビームＢ、1004はレーザビームＣであり、1005はフォトマスク、1006は位相シフタ、1007は光検出器、1008は第１の半透鏡、1009は第１の反射鏡、1010は第２の半透鏡、1011は第２の反射鏡、1012はフォトマスク1005透過後のレーザビームＡの第２の半透鏡1110面上での位相、1013はレーザビームＢ1003が位相シフタ1006により制御された第２の半透鏡1110面上での位相、1014はレーザビームＡとレーザビームＢの第２の半透鏡1110面上の合成点である。
図１１で、1101は透明体、1102はホルダ、1103は角度調整機構、1104は光軸、1105は調整後のホルダの位置、ｄ１は初期の光路長、ｄ２は調整後の光路長を示す。
図１２で、1201はレーザビーム、1202はレーザビームＡ、1203はレーザビームＢ、1204は透過レーザビーム、1205はレーザビームＤ、1206はレーザビームＣ、1207は反射レーザビーム、1208は検査光学系、1209はフォトマスク、1210は位相シフタ、1211は透過光検出器、1212は干渉光検出器、1213は反射光検出器、1214は第１の半透鏡、1215は第１の反射鏡、1216は第２の半透鏡、1217は合成ミラー、1218は第２の反射鏡である。
【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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【図１２】
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