(57)【要約】【課題】半導体パターンに形成された欠陥を容易に探し出すことのできる集積回路装置製造用マスクの検査装置及びその検査方法を提供する。【解決手段】集積回路装置製造用マスクに形成された半導体パターンの欠陥有無を検査するマスク検査装置において、マスクに入射される光ビームによって発生するマスクイメージと外部から入射される基準ビームとを受け、マスクイメージと基準ビームとを結合して結合されたイメージを生成し、マスクに形成された半導体パターンに対応する波形を含むマスクイメージと同じ光路方向に出射するイメージ結合部と、イメージ結合部から出射された結合されたイメージが入射され、入射された結合されたイメージの光度を増大させる２次非線形光学システムと、２次非線形光学システムから出射されるイメージを検査して、マスクに形成された半導体パターンの欠陥有無を判定する検査部とを有する。【選択図】      図４
2007304589.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集積回路装置製造用マスクに形成された半導体パターンの欠陥有無を検査するマスク検査装置において、
前記マスクに入射される光ビームによって発生するマスクイメージと外部から入射される基準ビームとを受け、前記マスクイメージと基準ビームとを結合して結合されたイメージを生成し、マスクに形成された半導体パターンに対応する波形を含む前記マスクイメージと同じ光路方向に出射するイメージ結合部と、
前記イメージ結合部から出射された前記結合されたイメージが入射され、前記入射された結合されたイメージの光度を増大させる２次非線形光学システムと、
前記２次非線形光学システムから出射されるイメージを検査して、前記マスクに形成された半導体パターンの欠陥有無を判定する検査部とを有することを特徴とする集積回路装置製造用マスクの検査装置。
【請求項２】
前記マスクに入射される光は、前記マスクを通過して前記イメージ結合部に伝送されることを特徴とする請求項１に記載の集積回路装置製造用マスクの検査装置。
【請求項３】
前記マスクに入射される光は、前記マスクによって反射されて前記イメージ結合部に伝送されることを特徴とする請求項１に記載の集積回路装置製造用マスクの検査装置。
【請求項４】
前記基準ビームは、前記マスクイメージの波長の２倍の波長を有することを特徴とする請求項１に記載の集積回路装置製造用マスクの検査装置。
【請求項５】
前記基準ビームの光度は、一定の強度レベルを有することを特徴とする請求項１に記載の集積回路装置製造用用マスクの検査装置。
【請求項６】
前記イメージ結合部は、前記マスクイメージは透過させ、前記基準ビームは反射させる二色フィルタであることを特徴とする請求項１に記載の集積回路装置製造用マスクの検査装置。
【請求項７】
前記２次非線形光学システムは、ＬＢＯ（Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７）、ＢＢＯ（Ｂｅｔａ−Ｂａｒｉｕｍ  Ｂｏｒａｔｅ）、ＫＨ２ＰＯ４（ＫＤＰ）、ＫＴｉＰＯ４（ＫＴＰ）、ＫＮＢＯ３、ＰＰＬＮ（Ｐｅｒｉｏｄｉｃａｌｌｙ  Ｐｏｌｅｄ  ＬｉＮｂＯ３）からなる群より選択される一つを含むことを特徴とする請求項１に記載の集積回路装置製造用マスクの検査装置。
【請求項８】
前記２次非線形光学システムから出射されるイメージを波長別に分離して前記検査部に投射するイメージ分離部をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の集積回路装置製造用マスクの検査装置。
【請求項９】
前記イメージ分離部は、二色フィルタを含むことを特徴とする請求項８に記載の集積回路装置製造用マスクの検査装置。
【請求項１０】
前記検査部は、前記イメージ分離部から出射される複数のイメージが入射され、それぞれ一つのイメージを受けて検査を行い前記マスクに形成された半導体パターンの欠陥有無を判定する複数の検査器を含むことを特徴とする請求項８に記載の集積回路装置製造用マスクの検査装置。
【請求項１１】
前記光ビームは、レーザであることを特徴とする請求項１に記載の集積回路装置製造用マスクの検査装置。
【請求項１２】
前記２次非線形光学システムは、前記マスクイメージのコントラストを増大させることを特徴とする請求項１に記載の集積回路装置製造用マスクの検査装置。
【請求項１３】
前記２次非線形光学システムから出射されるイメージは、前記マスクイメージの波長と同じ波長であり、波形はマスクイメージの波形と同じだが増大させた（ｉｎｔｅｎｓｉｆｉｅｄ）第１イメージと、
前記マスクイメージの波形と同じ波形であり、波長はマスクイメージの波長の２倍である第２イメージとを含むことを特徴とする請求項１に記載の集積回路装置製造用マスクの検査装置。
【請求項１４】
前記２次非線形光学システムから出射されるイメージは、波形は前記マスクイメージの波形と同じだがより増大させ、波長はマスクイメージの２倍である第１イメージと、
前記マスクイメージと波形及び波長が同じ第２イメージとを含むことを特徴とする請求項１に記載の集積回路装置製造用マスクの検査装置。
【請求項１５】
集積回路装置製造用マスクに形成された半導体パターンの欠陥有無を検査するマスク検査方法において、
（ａ）前記マスクに光を照射するステップと、
（ｂ）前記マスクを通過して出射されるマスクイメージと基準ビームとを結合して結合されたイメージを生成するステップと、
（ｃ）前記結合されたイメージを２次非線形光学システムに通過させて前記結合されたイメージの光度を増大させるステップと、
（ｄ）前記２次非線形光学システムから出射されたイメージを波長別に分離するステップと、
（ｅ）前記分離されたイメージを検査するステップとを有することを特徴とする集積回路装置製造用マスクの検査方法。
【請求項１６】
前記（ｅ）ステップは、（ｅ−１）前記分離されたイメージの内から前記マスクイメージと比較して増大したイメージを選択するステップと、
（ｅ−２）前記選択されたイメージを検査して前記マスクに形成された半導体パターンの欠陥有無を判定するステップとを含むことを特徴とする請求項１５に記載の集積回路装置製造用マスクの検査方法。
【請求項１７】
（ｆ）前記マスクイメージを前記２次非線形光学システムに通過させることによって、前記マスクイメージのコントラストを増大させるステップをさらに有することを特徴とする請求項１５に記載の集積回路装置製造用マスクの検査方法。
【請求項１８】
（ｇ）前記マスクの半導体パターンに対応する波形を含むマスクイメージを生成するために、前記マスクに照射された光ビームを透過又は反射させるステップをさらに有することを特徴とする請求項１５に記載の集積回路装置製造用マスクの検査方法。
【請求項１９】
（ｈ）出射するイメージが前記マスクイメージの波長と同じ波長であり、波形はマスクイメージの波形と同じだが増大させた（ｉｎｔｅｎｓｉｆｉｅｄ）第１イメージと、前記マスクイメージの波形と同じ波形であり、波長はマスクイメージの波長の２倍である第２イメージとを含む前記２次非線形光学システムを使用して前記結合されたイメージを修正するステップをさらに有することを特徴とする請求項１８に記載の集積回路装置製造用マスクの検査方法。
【請求項２０】
（ｉ）出射するイメージが、波形は前記マスクイメージの波形と同じだがより増大させ、波長はマスクイメージの２倍である第１イメージと、前記マスクイメージと波形及び波長が同じ第２イメージとを含む前記２次非線形光学システムを使用して前記結合されたイメージを修正するステップをさらに有することを特徴とする請求項１８に記載の集積回路装置製造用マスクの検査方法。
【請求項２１】
（ｊ）前記マスクイメージの波長の２倍の波長を有する基準ビームを発生させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の集積回路装置製造用マスクの検査方法。
【請求項２２】
集積回路装置製造用マスクに形成された半導体パターンの欠陥有無を検査するマスク検査装置において、
前記半導体パターンの形状に対応して発生するマスクイメージと該マスクイメージの波長の２倍の波長を有する基準ビームとが入射され、前記入射されたマスクイメージの光度を増大させる２次非線形光学システムと、
前記２次非線形光学システムから出射されるイメージを検査して、前記マスクに形成された半導体パターンの欠陥有無を判定する検査部とを有することを特徴とする集積回路装置製造用マスクの検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集積回路装置製造用の半導体パターンが形成されたマスクの検査装置及び検査方法に関し、特に、２次非線形光学システムを利用して集積回路装置製造用マスクに形成された半導体パターンの欠陥有無を検査する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路装置を製造するためには、シリコンで構成されたウェーハに多様な半導体製造工程、例えば、蒸着工程、フォトリソグラフィ工程、エッチング工程、イオン注入工程、拡散工程などを反復的に行わねばならない。その結果、一つのウェーハに数多くの集積回路装置が一括的に製造される。
【０００３】
半導体製造工程のうち、フォトリソグラフィ工程は、ウェーハにフォトレジスト膜を形成し、半導体パターンをウェーハに形成する工程である。フォトリソグラフィ工程は、半導体パターンが形成されたマスクをウェーハ上に整列させた後に、光をマスクを通じてウェーハ上に形成されたフォトレジスト膜に照射して半導体パターンをウェーハに移す露光工程を含む。
集積回路装置が次第に小型化され、かつ多機能化されるにつれて、マスクに形成される半導体パターンもさらに細密化されている。マスクの半導体パターンが小さければ小さいほど、半導体パターンの欠陥を探し出すのが難しくなっている。
【０００４】
図１は、集積回路装置製造用の半導体パターンが形成されたマスク１０５と半導体パターンを検査するための従来のマスク検査装置１０１との構成概念図である。図１を参照すると、従来のマスク検査装置１０１は、光学系１１１と検査器１２１とを備える。
マスク１０５には、ウェーハ（図示せず）に半導体素子を形成するための半導体パターンが形成される。
光学系１１１は、マスク１０５から出射されるイメージＰ１を透過させるレンズを備える。
【０００５】
検査器１２１は、光学系１１１から出射されるイメージＰ１’を検査して、マスク１０５に形成された半導体パターンに欠陥があるか否かを判定する。
マスク１０５を検査するために、まず、マスク１０５に光ＰＰを照射する。次いで、マスク１０５から出射されるイメージＰ１を光学系１１１を通過させた後、検査器１２１でイメージＰ１’の波形を検査する。このとき、イメージＰ１’の波形が歪曲されている場合に、マスク１０５の半導体パターンには、欠陥があると判定される。
【０００６】
図２（ａ）は、図１のマスク１０５から出射されるイメージＰ１の光度を表す波形図であり、図２（ｂ）は、図１の光学系１１１から出射されるイメージＰ１’の光度を示す波形図である。
図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、マスク１０５から出射されるイメージＰ１の光度の幅と光学系１１１から出射されるイメージＰ１’の光度の幅とが同じである。すなわち、マスク１０５から出射されるイメージＰ１は、光学系１１１を通過しても光度は全く増幅されない。
【０００７】
図３（ａ）は、図１に示したマスク１０５の半導体パターンに欠陥がある場合に、マスク１０５から出射されるイメージＰ１の光度を示す波形図の一例である。図３（ａ）に示したように、マスク１０５の半導体パターンに欠陥がある場合に、マスク１０５から出射されるイメージＰ１の光度を示す波形の一部３１１が歪曲される。
【０００８】
図３（ｂ）は、図３（ａ）に示したイメージＰ１が図１の光学系１０５を通過した時のイメージＰ１’の光度を示す波形図である。図３（ｂ）に示すように、図３（ａ）の歪曲されたイメージＰ１と光学系１０５を通過したイメージＰ１’との光度は増大されずにそのまま出射され、したがって、歪曲された部分３１１’のサイズもそのままである。
【０００９】
上記のように、マスク１０５の半導体パターンに欠陥がある場合に、イメージＰ１’の光度を表す波形の幅が狭く、イメージＰ１’をもってマスク１０５に形成された半導体パターンの欠陥を探し出すことが非常に難しい。すなわち、マスク１０５に形成された半導体パターンが非常に微細であるため、マスク１０５を通過して出射されるイメージＰ１’の光度を表す波形の幅も非常に狭い。したがって、マスク１０５の半導体パターンに欠陥があっても、それは、イメージＰ１’に非常に小さい歪曲状態で現れるので、歪曲があるイメージ（図３（ｂ）のＰ１’）と正常的なイメージ（図２（ｂ）のＰ１’）とを識別するのは非常に難しい。
このように、従来のマスク検査装置１０１では、マスク１０５に形成された非常に微細な半導体パターン上の欠陥を探し出すことが非常に難しいという問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで、本発明は上記従来のマスク検査装置における問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、集積回路装置製造用のマスクに形成された半導体パターンが微細な場合に、半導体パターンに形成された欠陥を容易に探し出すことのできる集積回路装置製造用マスクの検査装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、集積回路装置製造用のマスクに形成された半導体パターンが微細な場合に、半導体パターンに形成された欠陥を容易に探し出すことのできる集積回路装置製造用マスクの検査方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するためになされた本発明による集積回路装置製造用マスクの検査装置は、集積回路装置製造用マスクに形成された半導体パターンの欠陥有無を検査するマスク検査装置において、前記マスクに入射される光ビームによって発生するマスクイメージと外部から入射される基準ビームとを受け、前記マスクイメージと基準ビームとを結合して結合されたイメージを生成し、マスクに形成された半導体パターンに対応する波形を含む前記マスクイメージと同じ光路方向に出射するイメージ結合部と、前記イメージ結合部から出射された前記結合されたイメージが入射され、前記入射された結合されたイメージの光度を増大させる２次非線形光学システムと、前記２次非線形光学システムから出射されるイメージを検査して、前記マスクに形成された半導体パターンの欠陥有無を判定する検査部とを有することを特徴とする。
【００１２】
前記マスクに入射される光は、前記マスクを通過して前記イメージ結合部に伝送されることが好ましい。
前記マスクに入射される光は、前記マスクによって反射されて前記イメージ結合部に伝送されることが好ましい。
前記基準ビームは、前記マスクイメージの波長の２倍の波長を有することが好ましい。
前記基準ビームの光度は、一定の強度レベルを有することが好ましい。
前記イメージ結合部は、前記マスクイメージは透過させ、前記基準ビームは反射させる二色フィルタであることが好ましい。
前記２次非線形光学システムは、ＬＢＯ（Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７）、ＢＢＯ（Ｂｅｔａ−Ｂａｒｉｕｍ  Ｂｏｒａｔｅ）、ＫＨ２ＰＯ４（ＫＤＰ）、ＫＴｉＰＯ４（ＫＴＰ）、ＫＮＢＯ３、ＰＰＬＮ（Ｐｅｒｉｏｄｉｃａｌｌｙ  Ｐｏｌｅｄ  ＬｉＮｂＯ３）からなる群より選択される一つを含むことが好ましい。
【００１３】
前記２次非線形光学システムから出射されるイメージを波長別に分離して前記検査部に投射するイメージ分離部をさらに有することが好ましい。
前記イメージ分離部は、二色フィルタを含むことが好ましい。
前記検査部は、前記イメージ分離部から出射される複数のイメージが入射され、それぞれ一つのイメージを受けて検査を行い前記マスクに形成された半導体パターンの欠陥有無を判定する複数の検査器を含むことが好ましい。
前記光ビームは、レーザであることが好ましい。
前記２次非線形光学システムは、前記マスクイメージのコントラストを増大させることが好ましい。
前記２次非線形光学システムから出射されるイメージは、前記マスクイメージの波長と同じ波長であり、波形はマスクイメージの波形と同じだが増大させた（ｉｎｔｅｎｓｉｆｉｅｄ）第１イメージと、前記マスクイメージの波形と同じ波形であり、波長はマスクイメージの波長の２倍である第２イメージとを含むことが好ましい。
前記２次非線形光学システムから出射されるイメージは、波形は前記マスクイメージの波形と同じだがより増大させ、波長はマスクイメージの２倍である第１イメージと、前記マスクイメージと波形及び波長が同じ第２イメージとを含むことが好ましい。
【００１４】
また、上記目的を達成するためになされた本発明による集積回路装置製造用マスクの検査装置は、集積回路装置製造用マスクに形成された半導体パターンの欠陥有無を検査するマスク検査装置において、前記半導体パターンの形状に対応して発生するマスクイメージと該マスクイメージの波長の２倍の波長を有する基準ビームとが入射され、前記入射されたマスクイメージの光度を増大させる２次非線形光学システムと、前記２次非線形光学システムから出射されるイメージを検査して、前記マスクに形成された半導体パターンの欠陥有無を判定する検査部とを有することを特徴とする。
【００１５】
上記目的を達成するためになされた本発明による集積回路装置製造用マスクの検査方法は、集積回路装置製造用マスクに形成された半導体パターンの欠陥有無を検査するマスク検査方法において、（ａ）前記マスクに光を照射するステップと、（ｂ）前記マスクを通過して出射されるマスクイメージと基準ビームとを結合して結合されたイメージを生成するステップと、（ｃ）前記結合されたイメージを２次非線形光学システムに通過させて前記結合されたイメージの光度を増大させるステップと、（ｄ）前記２次非線形光学システムから出射されたイメージを波長別に分離するステップと、（ｅ）前記分離されたイメージを検査するステップとを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る集積回路装置製造用マスクの検査装置及びその検査方法によれば、２次非線形光学システムを有し、マスクから反射されるマスクイメージと外部から入射される基準ビームとを結合して２次非線形光学システムを通過させてイメージの光度を増大させることによって、マスクの半導体パターンに存在する欠陥のイメージも共に増大する。したがって、マスクの半導体パターンが微細であっても、マスクの半導体パターンの欠陥を明確に判定することができるという効果がある。
【００１７】
また、複数の検査器を有し、２次非線形光学システムから出射される複数のイメージを複数の検査器に伝送し、複数の検査器のうち、マスクから反射されるマスクイメージより大きく増大したイメージが入射された検査器でイメージを検査することによって、マスクの半導体パターンの欠陥をさらに明確に判定することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に、本発明に係る集積回路装置製造用マスクの検査装置及びその検査方法を実施するための最良の形態の具体例を図面を参照しながら説明する。
各図面に示す同じ参照符号は、同じ部材を表す。
【００１９】
図４は、集積回路装置製造用の半導体パターンが形成されたマスクと、マスクの半導体パターンを検査するための本発明の一実施形態によるマスク検査装置との構成図である。
図４を参照すれば、マスク検査装置４０１は、イメージ結合部４１１、２次非線形光学システム４２１、イメージ分離部４３１、及び検査部４４１を備える。
【００２０】
マスク４０５は、集積回路装置（図示せず）を製造するために使われるものであって、ウェーハ（図示せず）に半導体素子を形成するための半導体パターンが形成されている。
マスク４０５に形成された半導体パターンは、非常に微細に構成されているため、肉眼では識別が不可能である。マスク４０５の半導体パターンは、透明な部分と不透明な部分とで構成される。したがって、マスク４０５に形成された半導体パターンの欠陥有無を検査するために、マスク４０５に光、例えば、レーザを照射して、マスク４０５からマスクイメージＰ１１（図５のＰ１１又は図７（ａ）の７１１）が出射される。
【００２１】
すなわち、マスク４０５に形成された半導体パターンのうち、透明な部分を通過する光は、強い光度で現れ、不透明な部分を通過する光は、非常に弱い光度で現れる。したがって、マスク４０５から出射されるマスクイメージＰ１１の光度は、図５（ａ）に示したように、周期的な波形で表示されうる。マスクイメージＰ１１の波形形状は、マスクのパターンによって決定される。
【００２２】
イメージ結合部４１１は、マスク４０５から出射されるマスクイメージＰ１１と外部から入射される基準ビームＰ２１とを結合して同じ経路に沿って２次非線形光学システム４２１に投射する。すなわち、マスクイメージＰ１１と基準ビームＰ２１とは、イメージ結合部４１１に入射される経路は異なるが、イメージ結合部４１１から出射されて２次非線形光学システム４２１に入射される経路は同一である。このとき、基準ビームＰ２１の波長は（２λ）であり、マスクイメージＰ１１の波長は（λ）であって、基準ビームＰ２１は、マスクイメージＰ１１に比べて２倍の波長を有することが望ましい。イメージ結合部４１１は、二色フィルタ（ｄｉｃｈｒｏｉｃ  ｆｉｌｔｅｒ）であることが望ましい。
【００２３】
２次非線形光学システム４２１は、イメージ結合部４１１から入射されるイメージＰ１１，Ｐ２１の光度を増大させて出射する。すなわち、２次非線形光学システム４２１は、イメージ結合部４１１から出射されるマスクイメージＰ１１及び基準ビームＰ２１のうち何れか一つをマスクイメージＰ１１に比べて大きく光度を増大させて出射する。２次非線形光学システム４２１は、ＬＢＯ（Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７）、ＢＢＯ（Ｂｅｔａ−Ｂａｒｉｕｍ  Ｂｏｒａｔｅ）、ＫＤＰ（ＫＨ２ＰＯ４）、ＫＴＰ（ＫＴｉＰＯ４）、ＫＮＢＯ３、ＰＰＬＮ（Ｐｅｒｉｏｄｉｃａｌｌｙ  Ｐｏｌｅｄ  ＬｉＮｂＯ３）、ＲＴＡ、ＰＰＫＴＰ、ＢＩＢＯ、ＰＰＫＮ、ＰＰＲＴＡなどの内から選択される一つの単結晶で構成されることが望ましい。
【００２４】
イメージ分離部４３１は、２次非線形光学システム４２１から出射されるイメージＰ１１’，Ｐ２１’を波長別に分離して検査部４４１に出射する。すなわち、（λ）の波長を有するイメージＰ１１’は、第１検査器４４５に投射され、（２λ）の波長を有するイメージＰ２１’は、第２検査器４４６に投射される。イメージ分離部４３１は、二色フィルタであることが望ましい。
【００２５】
検査部４４１は、第１検査器４４５と第２検査器４４６とを備える。
第１検査器４４５は、波長（λ）を有するイメージＰ１１’の光度を分析する。すなわち、第１検査器４４５は、入射されるイメージＰ１１’の波形に歪曲があるか否かを検査し、このとき、歪曲があれば、マスク４０５の半導体パターンに欠陥があると判定し、歪曲がなければ、マスク４０５の半導体パターンに欠陥がないと判定する。
【００２６】
第２検査器４４６は、波長（２λ）を有するイメージＰ２１’の光度を分析する。すなわち、第２検査器４４６は、入射されるイメージＰ２１’の波形に歪曲があるか否かを検査し、このとき、歪曲があれば、マスク４０５の半導体パターンに欠陥があると判定し、歪曲がなければ、マスク４０５の半導体パターンに欠陥がないと判定する。
【００２７】
第１検査器４４５と第２検査器４４６とは、それぞれ入射されたイメージを受光するＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）カメラ、又はＴＤＩ（Ｔｉｍｅ  Ｄｅｌａｙ  ａｎｄ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）センサーと、イメージをディスプレイするモニタ、及びイメージを分析するコントローラを備える。
【００２８】
２次非線形光学システム４２１は、入射されたマスクイメージＰ１１及び基準ビームＰ２１のうち、マスクイメージＰ１１の光度のみを増大させることもあり、基準ビームＰ２１の光度のみを増大させることもある。したがって、第１検査器４４５と第２検査器４４６とは、２次非線形光学システム４２１から出射されるイメージのうち、マスク４０５から出射されるマスクイメージＰ１１より光度が増大したイメージを選択して検査することによって、マスク４０５の半導体パターンの欠陥有無を正確に判定できる。
【００２９】
すなわち、波長（λ）を有するイメージＰ１１’の光度がマスク４０５から出射されるマスクイメージＰ１１の光度より増大した場合には、第１検査器４４５でマスク４０５の半導体パターンの欠陥有無を判定し、波長（２λ）を有するイメージＰ２１’の光度がマスク４０５から出射されるマスクイメージＰ１１の光度より増大した場合には、第２検査器４４６でマスク４０５の半導体パターンの欠陥有無を判定する。
【００３０】
このように、２次非線形光学システム４２１を備え、マスクイメージＰ１１と基準ビームＰ２１とを結合して２次非線形光学システム４２１を通過させてイメージＰ１１、Ｐ２１の光度を増大させることによって、マスク４０５の半導体パターンが微細であってもマスク４０５の半導体パターンの欠陥を明確に判定しうる。
【００３１】
また、複数の検査器（４４５、４４６）を備え、複数の検査器（４４５、４４６）に入射されるイメージＰ１１’，Ｐ２１’のうち、マスク４０５から出射されるマスクイメージＰ１１の光度より大きく増大した光度を有するイメージが入射される検査器でイメージを検査することによって、マスク４０５に形成された半導体パターンの欠陥をさらに明確に判定しうる。
【００３２】
図５は、図４のマスク４０５から出射されるマスクイメージＰ１１の光度を示す波形図である。図５に示すように、マスク４０５から出射されるマスクイメージＰ１１は、周期的な形態を有する波形で表示されうる。
【００３３】
図６は、外部で図４のイメージ結合部４１１に入射される基準ビームＰ２１の光度を示す波形図である。図６に示すように、外部からイメージ結合部（図４の４１１）に入射される基準ビームＰ２１の光度は、ＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｃｕｒｒｅｎｔ）レベル（一定の強度レベル）を有する。すなわち、基準ビームＰ２１の光度は、マスクを貫通しないため、特別の波形を有さない。
【００３４】
図７は、図５に示したマスクイメージＰ１１と図６に示した基準ビームＰ２１とが結合された状態を示す。図７に示すように、イメージ結合部（図４の４１１）から出射されるイメージＰ１１、Ｐ２１は、マスクイメージＰ１１と基準ビームＰ２１とを含む状態で２次非線形光学システム（図４の４２１）に投射される。
【００３５】
図８（ａ）は、図４に示した２次非線形光学システム４２１から出射されるイメージの光度を示す波形図の一例である。図８（ａ）に示すように、２次非線形光学システム（図４の４２１）から出射されるイメージＰ１１’、Ｐ２１’のうち一つは、その光度がマスク（図４の４０５）から出射されるイメージ（図５のＰ１１）より増大する。例えば、波長（λ）を有するイメージＰ１１’の光度の幅は、マスク（図４の４０５）から出射されるマスクイメージ（図５のＰ１１）より大きく増大し、波長（２λ）を有するイメージＰ２１’の光度の幅は、マスク（図４の４０５）から出射されるマスクイメージ（図５のＰ１１）より狭い。しかし、イメージＰ２１’は、２次非線形光学システム４２１を通過することによって、マスクイメージＰ１１の波形を得る。
【００３６】
図８（ｂ）は、図４に示した２次非線形光学システム４２１から出射されるイメージの光度を示す波形図の他の例である。図８（ｂ）に示すように、２次非線形光学システム（図４の４２１）から出射されるイメージＰ１１’、Ｐ２１’のうち一つの光度は、マスク（図４の４０５）から出射されるイメージ（図５のＰ１１）より増大する。例えば、波長（λ）を有するイメージＰ１１’の光度の幅は、マスク（図４の４０５）から出射されるマスクイメージ（図５のＰ１１）より狭く、波長（２λ）を有するイメージＰ２１’の光度の幅は、マスク（図４の４０５）から出射されるマスクイメージ（図５のＰ１１）より大きく増大する。
【００３７】
図９（ａ）は、図４に示したマスク４０５の半導体パターンに欠陥がある場合に、マスク４０５から出射されるマスクイメージＰ１１の光度を示す波形図の一例である。図９（ａ）に示すように、マスク（図４の４０５）の半導体パターンに欠陥がある場合に、マスク（図４の４０５）から出射されるマスクイメージＰ１１の光度を表す波形の一部７１１が歪曲されうる。
【００３８】
図９（ｂ）は、図９（ａ）に示したイメージが図４の２次非線形光学システム４２１を通過する時のイメージの光度を示す波形図である。図９（ｂ）に示すように、マスク（図４の４０５）の半導体パターンに欠陥がある場合に、２次非線形光学システム（図４の４２１）から出射されるイメージ（図４のＰ１１’、Ｐ２１’）のうち一つには、歪曲された部分が大きく増大（拡大）して現れる。したがって、２次非線形光学システム４２１から出射されるイメージ（図４のＰ１１’、Ｐ２１’）のうち、歪曲された部分７２１が増大（拡大）したイメージＰ１１’を検査することによって、マスク４０５の半導体パターンの欠陥を明確に探し出せる。
【００３９】
図１０は、図４の２次非線形光学システム４２１に入射されるマスクイメージＰ１１と２次非線形光学システム４２１から出射されるイメージとのシミュレーション結果を示すグラフである。図１０に示すように、２次非線形光学システム（図４の４２１）から出射されるイメージＰ１１’、Ｐ２１’のうちの一つのＰ１１’の光度の幅がマスクイメージＰ１１の光度の幅に比べて２０％ほど増大するということが分かる。
このとき、イメージＰ１１、Ｐ１１’、Ｐ２１’のコントラストＣは、次の数式１から導出されうる。
【００４０】
【数１】
2007304589.tif 000003
ここで、Ｉｍａｘは、イメージＰ１１、Ｐ１１’、Ｐ２１’の最大光度であり、Ｉｍｉｎは、イメージＰ１１、Ｐ１１’、Ｐ２１’の最小光度である。
【００４１】
数式１によって、イメージＰ１１を単純に増幅すること、すなわち、その信号を電気的に増幅することは、誰でもコントラストＣに何らの影響を与えないということが分かる。
その理由は、増幅因子は、数式で約分されるためである。しかし、イメージＰ１１は、２次非線形光学システム４２１を通過することによって、Ｉｍａｘは、Ｉｍｉｎより大幅増大する。図１０のシミュレーションの例がこれを示す。
【００４２】
図１０を参照すれば、マスクイメージＰ１１のＩｍａｘは１．０であり、Ｉｍｉｎは０．３５である。したがって、マスクイメージＰ１１のコントラストは約０．４８である。
また、２次非線形光学システム（図４の４２１）から出射されるイメージＰ１１’のＩｍａｘは１．０であり、Ｉｍｉｎは０．１８である。したがって、イメージＰ１１’のコントラストは０．６９である。
【００４３】
このように、２次非線形光学システム（図４の４２１）から出射されるイメージＰ１１’のコントラストは、２次非線形光学システム（図４の４２１）に入射されるマスクイメージＰ１１のコントラストより２０％以上増大する。増大したコントラストによってマスク欠陥によって発生するマスクの波形歪曲が容易に検出されうる。
【００４４】
図１１は、集積回路装置製造用の半導体パターンが形成されたマスク９０５と、マスクを検査するための本発明の他の実施形態によるマスク検査装置９０１との構成図である。  図１１のマスクイメージＰ１１は、入射される光がマスク９０５によって反射されることによって発生する一方、図４のマスクイメージＰ１１は、入射される光がマスク４０５を通過することによって発生する。
【００４５】
図１１を参照すれば、マスク検査装置９０１は、イメージ結合部９１１、２次非線形光学システム９２１、イメージ分離部９３１、及び検査部９４１を備える。
図１１に示したマスク９０５、２次非線形光学システム９２１、イメージ分離部９３１、及び検査部９４１は、図４に示したマスク４０５、２次非線形光学システム４２１、イメージ分離部４３１、及び検査部４４１と同じであるので、ここで重複説明を省略する。
【００４６】
イメージ結合部９１１には、マスク９０５に照射される光ＰＰがマスク９０５から反射されて発生するマスクイメージＰ１１、及び外部から入射される基準ビームＰ２１が入射される。イメージ結合部９１１は、入射されるマスクイメージＰ１１と基準ビームＰ２１とを結合して２次非線形光学システム９２１に投射する。イメージ結合部９１１は、一つ以上のミラー９１３、９１４と、一つのイメージは通過させ、他の一つのイメージは反射させる二色フィルタ９１５とを備える。
【００４７】
少なくとも一つのミラー９１３、９１４は、マスク９０５から反射されるマスクイメージＰ１１を反射させて二色フィルタ９１５に投射する。二色フィルタ９１５は、マスクイメージＰ１１は透過させて２次非線形光学システム９２１に投射し、外部から入射される基準ビームＰ２１は反射させて２次非線形光学システム９２１に投射する。
【００４８】
このように、２次非線形光学システム９２１を備え、マスク９０５から反射されるマスクイメージＰ１１と外部から入射される基準ビームＰ２１とを結合して２次非線形光学システム９２１を通過させて、イメージ（Ｐ１１、Ｐ２１）の光度とコントラストとを増大させることによって、マスク９０５の半導体パターンが微細であっても、マスク９０５の半導体パターンの欠陥を明確に判定しうる。
【００４９】
また、複数の検査器（９４５、９４６）を備え、複数の検査器（９４５、９４６）に入射されるイメージＰ１１’、Ｐ２１’のうち、マスク９０５から反射されるマスクイメージＰ１１より大きく光度が増大したイメージが入射される検査器でイメージを検査することによって、マスク９０５の半導体パターンの欠陥をさらに明確に判定しうる。
【００５０】
図１２は、本発明の実施形態によるマスク検査方法のフローチャートである。図４に示した構造を参照して、図１２に示すマスクの検査方法を説明する。図１２を参照すれば、マスクの検査方法は、第１乃至第６ステップ１０１１〜１０６１を含む。
【００５１】
第１ステップ１０１１で、マスク４０５に光が入射される。
第２ステップ１０２１で、マスク４０５を通過して出る、又はマスク４０５から反射されるマスクイメージＰ１１と、マスクイメージＰ１１の２倍の波長を有する基準ビームＰ２１とを結合する。すなわち、マスクイメージＰ１１は、（λ）の波長を有し、基準ビームＰ２１は、（２λ）の波長を有する。
【００５２】
第３ステップ１０３１で、上記結合されたイメージ（Ｐ１１、Ｐ２１）を２次非線形光学システム４２１に通過させる。上記結合されたイメージ（Ｐ１１、Ｐ２１）のうち一つは、２次非線形光学システム４２１を通過しつつ、その光度が増大する。また、オリジナルイメージＰ１１のコントラストも増大する。
第４ステップ１０４１で、２次非線形光学システム４２１から出射されるイメージＰ１１’、Ｐ２１’を波長別に分離する。すなわち、（λ）の波長を有するイメージＰ１１’と（２λ）の波長を有するイメージＰ２１’とに分離する。
【００５３】
第５ステップ１０５１で、上記分離されたイメージＰ１１’、Ｐ２１’のうち、マスクイメージＰ１１より光度とコントラストが増大したイメージを選択する。
第６ステップ１０６１で、上記選択されたイメージを検査してマスク４０５に形成された半導体パターンの欠陥有無を判定する。
【００５４】
このように、マスク４０５から出射または反射されたマスクイメージＰ１１と外部から入射される基準ビームＰ２１とを結合して２次非線形光学システム４２１を通過させて、イメージ（Ｐ１１、Ｐ２１）の光度とコントラストとを増大させることによって、マスク４０５に形成された半導体パターンに欠陥がある場合に、欠陥も共に光度とコントラストが増大する。したがって、マスク４０５の半導体パターンの欠陥を明確に判定しうる。
【００５５】
また、２次非線形光学システム４２１から出射されるイメージＰ１１’、Ｐ２１’のうち、マスク４０５から反射されるマスクイメージＰ１１より大きく増大したイメージを選択して検査することによって、マスク４０５の半導体パターンの欠陥をさらに明確に判定しうる。
【００５６】
尚、本発明は、上述の実施形態に限られるものではない。本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、集積回路装置関連の技術分野に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】集積回路装置製造用の半導体パターンが形成されたマスクと、マスクの半導体パターンを検査するための従来のマスク検査装置との構成図である。
【図２】（ａ）は図１のマスクから出射されるイメージの光度を示す波形図であり、（ｂ）は図１の光学システムから出射されるイメージの光度を示す波形図である。
【図３】（ａ）は図１に示したマスクの半導体パターンに欠陥がある場合に、マスクから出射されるイメージの光度を示す波形図の一例であり、（ｂ）は（ａ）に示したイメージが図１の光学システムを通過する時のイメージの光度を示す波形図である。
【図４】集積回路装置製造用の半導体パターンが形成されたマスクと、マスクの半導体パターンを検査するための本発明の一実施形態によるマスク検査装置との構成図である。
【図５】図４のマスクから出射されるマスクイメージの光度を示す波形図である。
【図６】外部から図４のイメージ結合部に入射される基準ビームの光度を示す波形図である。
【図７】図５に示したマスクイメージと、図６に示した基準ビームとが結合された状態を示す図面である。
【図８】（ａ）は図４に示した２次非線形光学システムから出射されるイメージの光度を示す波形図の一例であり、（ｂ）は図４に示した２次非線形光学システムから出射されるイメージの光度を示す波形図の他の例である。
【図９】（ａ）は図４に示したマスクの半導体パターンに欠陥がある場合に、前記マスクから出射されるマスクイメージの光度を示す波形図の一例であり、（ｂ）は（ａ）に示したイメージが図４の２次非線形光学システムを通過する時のイメージの光度を示す波形図である。
【図１０】図４の２次非線形光学システムに入射されるマスクイメージと、２次非線形光学システムから出射されるイメージとのシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１１】集積回路装置製造用の半導体パターンが形成されたマスクと、マスクを検査するための本発明の他の実施形態によるマスク検査装置との構成図である。
【図１２】本発明の実施形態によるマスク検査方法のフローチャートである。
【符号の説明】
【００５９】
４０１        マスク検査装置
４０５、９０５    マスク、
４１１、９１１    イメージ結合部
４２１、９２１    ２次非線形光学システム
４３１、９３１    イメージ分離部
４４１、９４１    検査部
４４５、９４５    第１検査器
４４６、９４６    第２検査器
ＰＰ        光
Ｐ１１        マスクイメージ
Ｐ２１        基準ビーム
【図１】
2007304589.tif 000004
【図２】
2007304589.tif 000005
【図３】
2007304589.tif 000006
【図４】
2007304589.tif 000007
【図５】
2007304589.tif 000008
【図６】
2007304589.tif 000009
【図７】
2007304589.tif 000010
【図８】
2007304589.tif 000011
【図９】
2007304589.tif 000012
【図１０】
2007304589.tif 000013
【図１１】
2007304589.tif 000014
【図１２】
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