(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光部、半透明位相シフト部及び遮光部を有する位相シフトマスクについて半透明位相シフト部及び遮光部の形状の良否を検査する検査装置において、
位相シフトマスクへ光を照射する投光部と、
位相シフトマスクを透過した光を検出して信号を出力する受光部と、
受光部の出力信号に基づいて位相シフトマスク上のパターンを演算するパターン演算部とを有しており、
上記パターン演算部は、第１演算処理ステップ及び第２演算処理ステップの２つの処理ステップにおいて、それぞれ、上記出力信号が低レベルより小さいときのパターンは暗部であり、上記出力信号が高レベルより大きいときのパターンは明部であると判定する機能を有し、
上記第１演算処理ステップにおいては、上記低レベルを半透明位相シフト部の光透過率に設定し、上記高レベルを透光部の光透過率に設定した状態で明部と暗部の判定を行い、さらに
上記第２演算処理ステップにおいては、上記低レベルを遮光部の光透過率に設定し、上記高レベルを半透明位相シフト部の光透過率に設定した状態で明部と暗部の判定を行い、
位相シフトマスクの透過光の検出は、上記第１演算処理ステップの前と上記第２演算処理ステップの前の２回行われる
ことを特徴とする位相シフトマスクの検査装置。
【請求項２】
請求項１記載の検査装置において、上記パターン演算部は、第１演算処理ステップと第２演算処理ステップとを自動的に切り替えて行うことを特徴とする位相シフトマスクの検査装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の位相シフトマスクの検査装置において、
第１演算処理ステップにおいて、低レベルとしての光透過率を０％〜５０％とし、高レベルとしての光透過率を８５％〜１００％とし、
第２演算処理ステップにおいて、低レベルとしての光透過率を０％〜５％とし、高レベルとしての光透過率を１０％〜５０％とする
ことを特徴とする位相シフトマスクの検査装置。
【請求項４】
透光部、半透明位相シフト部及び遮光部を有する位相シフトマスクについて半透明位相シフト部及び遮光部の形状の良否を検査する検査方法において、
投光部から位相シフトマスクへ向けて光を出射する工程と、
位相シフトマスクを透過した光を受光部によって検出し該受光部によって透過光量に応じた信号として出力する工程と、
受光部の出力信号に基づいて位相シフトマスク上のパターンを演算するパターン演算工程とを有しており、
上記パターン演算工程は、上記出力信号が低レベルより小さいときのパターンは暗部であり、上記出力信号が高レベルより大きいときのパターンは明部であると判定する処理を第１演算処理ステップ及び第２演算処理ステップの２回のステップに分けて実行し、
その第１演算処理ステップにおいては、上記低レベルを半透明位相シフト部の光透過率に設定し、上記高レベルを透光部の光透過率に設定した状態で明部と暗部の判定を行い、さらに
上記第２演算処理ステップにおいては、上記低レベルを遮光部の光透過率に設定し、上記高レベルを半透明位相シフト部の光透過率に設定した状態で明部と暗部の判定を行い、
位相シフトマスクの透過光の検出は、上記第１演算処理ステップの前と上記第２演算処理ステップの前の２回行われる
ことを特徴とする位相シフトマスクの検査方法。
【請求項５】
請求項４記載の位相シフトマスクの検査方法において、
第１演算処理ステップにおいて、低レベルとしての光透過率を０％〜５０％とし、高レベルとしての光透過率を８５％〜１００％とし、
第２演算処理ステップにおいて、低レベルとしての光透過率を０％〜５％とし、高レベルとしての光透過率を１０％〜５０％とする
ことを特徴とする位相シフトマスクの検査方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＬＳＩ、ＶＬＳＩをはじめとした半導体集積回路の製造に代表されるような極めて微細なパターンを形成する際に、パターン露光用原板として使用される位相シフトマスクに関して遮光部等のパターンが正常に形成されているか否かを検査するための検査装置及び検査方法に関する。特に、ハーフトーン型位相シフトマスクのパターンを検査するための検査装置及び検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、半導体集積回路を製造する際には、フォトマスクを通して投影露光装置によって露光対象物、例えばウェハを露光して、その露光対象物上に所望の転写像を形成する。この場合、基本的には、フォトマスクの透光部と遮光部とによって転写像を区画する。このようなフォトマスクにおいて、それを通過する投影露光光に位相差を与えることによって高解像度のパターン転写を可能にしたフォトマスク、すなわち位相シフトマスクが知られている。
【０００３】
このような位相シフトマスクとしては、従来より、種々の形式のものが提案されている。例えば、マスク上の開口部の隣り合う一方に位相を反転させるような透明膜を設けた構造のレベンソン型位相シフトマスクや、形成すべきパターンの周辺部に解像限界以下の位相シフターを形成した構造の補助パターン付き位相シフトマスクや、基板上にクロムパターンを形成した後にオーバーエッチングによって位相シフターのオーバーハングを形成した構造の自己整合型位相シフトマスク等がある。
【０００４】
以上の各構造の位相シフトマスクは、基板上に遮光部としてのクロムパターンと透明なシフターパターンを設けたものであるが、この構造とは別に、シフターパターンのみによって形成された位相シフトマスクとして、ハーフトーン型位相シフトマスクが知られている。このハーフトーン型位相シフトマスクというのは、投影露光光に対して部分透過性を有する、いわゆる半透明な位相シフターパターンを基板上に形成して、その位相シフターパターンの境界部に形成される光強度がゼロの部分でパターン解像度を向上するようにした位相シフトマスクである。このハーフトーン型位相シフトマスクは、その構造が非常に単純であるため、製造工程が容易であり、しかもマスク上の欠陥も少ないという長所を有している。
【０００５】
位相シフターを用いることなく、例えばクロム等の遮光膜によって所望のパターンを形成した従来型のフォトマスクでは、線幅の狭いパターンをウェハ等といった露光対象物の上に正確に転写できない。つまり、解像度が悪い。露光光の波長をｇ線（波長＝０．４３６μｍ）、ｉ線（波長＝０．３６５μｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ（波長＝０．２５４μｍ）の順のように徐々に短くしてゆけば、上記従来のフォトマスクに関しても、解像度を向上させることができるのであるが、その場合でもやはり限界がある。この限界を打破するために開発されたものがハーフトーン型位相シフトマスクであり、このハーフトーン型位相シフトマスクでは、位相を反転することなく光透過パターンを通過した露光光と、位相シフターを通過して位相が反転した露光光との間で光を干渉させることにより、高解像度の転写パターンを得るようにしている。
【０００６】
ところで、位相シフトマスクの製造にあたっては、製造された位相シフトマスクのパターンが希望通りのパターンであるか否かを検査する必要がある。このような検査を行うため、従来は、検査対象である位相シフトマスクに光を照射し、その位相シフトマスクを透過する光の透過率を測定することにより、マスクパターンの明部と暗部とを判別し、もって、パターンの検査を行っていた。そして従来の検査装置では、検出した光透過率が所定の低レベルよりも低いときを「暗部」と判定し、検出した光透過率が所定の高レベルよりも高いときを「明部」と判定していた。
【０００７】
例えば、クロム等の遮光膜によって所望のパターンを形成した従来型のフォトマスクを検査する場合には、測定点を遮光膜の部分に置いたときの光透過率を低レベルに設定し、測定点を透光部に置いたときの光透過率を高レベルに設定した検査装置を用いて検査対象物の光透過率を測定していた。そして、光透過率が低レベルより小さい領域を暗部と判定し、一方、光透過率が高レベルよりも大きい領域を明部と判定して、パターン認識を行っていた。
【０００８】
他方、半透明位相シフト膜のみによって所望のパターンを形成する形式の半透明位相シフトマスクを検査する場合には、測定点を半透明位相シフト部に置いたときの光透過率を低レベルに設定し、測定点を透光部に置いたときの光透過率を高レベルに設定した検査装置を用いて検査対象物の光透過率を測定していた。そして、光透過率が低レベルより小さい領域を暗部と判定し、一方、光透過率が高レベルよりも大きい領域を明部と判定して、パターン認識を行っていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、半透明位相シフト膜を用いてパターンを形成するハーフトーン型位相シフトマスクに関しては、位相シフト効果を必要とするパターンは、その線幅が露光光の波長よりも若干広い程度の微細なパターンであり、線幅がそれ以上であるような大面積のパターンについては、位相シフト効果を利用する必要はない。しかも、このような大面積のパターンについては、その全領域を半透明位相シフト膜のみによって区画形成すると、かえって、その大面積パターンに対応する転写像の周囲にゴースト等が発生して、転写像が不鮮明になるという問題が考えられる。
【００１０】
本出願人は、そのような問題点を解消するため、特願平７−１６０１０１号及び特願平８−２０３２０５号において、半透明位相シフト膜が存在しない透光部分によって転写像を形成する形式のハーフトーン型位相シフトマスク又は半透明位相シフト膜が存在する半透明部分によって転写像を形成する形式のハーフトーン型位相シフトマスクのそれぞれに関して、半透明位相シフト膜を形成する領域が大面積になる場合に、その半透明位相シフト膜の上の適切な領域にクロム等の遮光膜を重ねることにより、半透明位相シフト膜のみによって区画形成される領域を所定の小さい領域に限定し、もって、露光対象物上の転写像が不鮮明になることを防止するようにしたハーフトーン型位相シフトマスクを提案した。
【００１１】
今、上記のように半透明位相シフト膜の上の適所に遮光膜を重ねることによって形成されたハーフトーン型位相シフトマスクに関して、上述した従来の検査装置を用いてパターンの検査を行う場合を考える。この場合、従来の検査装置においては、明部を特定するための基準レベルである高レベルと、暗部を特定するための基準レベルである低レベルを設定する必要がある。
【００１２】
今、（１）低レベルを遮光部の光透過率に設定し、（２）高レベルを透光部の光透過率に設定すると、遮光部と透光部との間の光透過率の変化は認識できるものの、遮光部と半透明位相シフト部との間の光透過率の変化及び透光部と半透明位相シフト部との間の光透過率の変化を検出できない。従ってこの場合には、図３に符号Ｄ１で示すように半透明位相シフト部２ａの上に遮光部３ａが残存する残存欠陥や、符号Ｄ２で示すように遮光部３ａが欠落してその下の半透明位相シフト部２ａが露出する遮光部の欠落欠陥を認識できない。
【００１３】
また、（１）低レベルを遮光部の光透過率に設定し、（２）高レベルを半透明位相シフト部の光透過率に設定すると、半透明位相シフト部と透光部との間の光透過率の変化が検出できないので、図３に符号Ｄ３で示すように透光部１ａの上に半透明位相シフト部２ａが残存する半透明位相シフト部の残存欠陥を認識できない。
【００１４】
また、（１）低レベルを半透明位相シフト部の光透過率に設定し、（２）高レベルを透光部の光透過率に設定すると、遮光部と半透明位相シフト部との間の光透過率の変化を検出できないので、例えば、図３における遮光部の残存欠陥Ｄ１や遮光部の欠落欠陥Ｄ２を認識できない。
【００１５】
以上を要約すれば、低レベルと高レベルとをそれぞれ１つずつ設定して位相シフトマスクのパターン検査を行うようにした従来の検査装置を用いて、透光部、半透明位相シフト部及び遮光部の３種類の領域を有するハーフトーン型位相シフトマスクのパターン検査を行うこととすれば、低レベルと高レベルをどのような値の光透過率に設定したとしても、上記３種類の領域間に発生する可能性のある全ての欠陥をもれなく検出することは不可能である。
【００１６】
本発明は、従来の位相シフトマスクの検査方法における上記の問題点に鑑みてなされたものであって、透光部、半透明位相シフト部及び遮光部の３種類の領域を有するハーフトーン型位相シフトマスクについて、半透明位相シフト部及び遮光部のそれぞれの形状が希望の形状に合致しているか否かを検査できる検査装置及び検査方法を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明に係る位相シフトマスクの検査装置は、透光部、半透明位相シフト部及び遮光部を有する位相シフトマスクについて半透明位相シフト部及び遮光部の形状の良否を検査する検査装置において、位相シフトマスクへ光を照射する投光部と、位相シフトマスクを透過した光を検出して信号を出力する受光部と、受光部の出力信号に基づいて位相シフトマスク上のパターンを演算するパターン演算部とを有する。そのパターン演算部は、第１演算処理ステップ及び第２演算処理ステップの２つの処理ステップにおいて、それぞれ、上記出力信号が低レベルより小さいときのパターンは暗部であり、上記出力信号が高レベルより大きいときのパターンは明部であると判定する。さらに上記パターン演算部は、上記第１演算処理ステップにおいては、上記低レベルを半透明位相シフト部の光透過率に設定し、上記高レベルを透光部の光透過率に設定した状態で明部と暗部の判定を行う。また、上記第２演算処理ステップにおいては、上記低レベルを遮光部の光透過率に設定し、上記高レベルを半透明位相シフト部の光透過率に設定した状態で明部と暗部の判定を行う。さらに、位相シフトマスクの透過光の検出は、上記第１演算処理ステップの前と上記第２演算処理ステップの前の２回行われる。
【００１８】
この検査装置によれば、低レベル＝半透明位相シフト部の光透過率とし、高レベル＝透光部の光透過率とした第１演算処理ステップにより、透光部と遮光部との間に発生する欠陥及び透光部と半透明位相シフト部との間に発生する欠陥の両方を認識する。他方、低レベル＝遮光部の光透過率とし、高レベル＝半透明位相シフト部の光透過率とする第２演算処理ステップにより、透光部と遮光部との間に発生する欠陥及び半透明位相シフト部と遮光部との間に発生する欠陥の両方を認識する。従って、これらの第１演算処理ステップ及び第２演算処理ステップの両方を総合することにより、透光部、半透明位相シフト部及び遮光部の３種類の領域を有するハーフトーン型位相シフトマスクに関して全ての領域間に発生する欠陥を検出できる。
【００１９】
上記の半透明位相シフト部は、例えば、Ｍｏ（モリブデン）とＳｉ（シリコン）を主成分とする化合物、より具体的には、例えば、化学記号ＭｏＳｉＯXＮY（Ｘ，Ｙは整数）で表される材料を用いることができる。また、遮光部としては、Ｃｒ（クロム）、ＣｒＯ（酸化クロム）、ＣｒＮ（窒化クロム）、ＣｒＯＮ、ＣｒＯＣＮ又はこれらを積層した複合膜を用いることができる。
【００２０】
上記構成において、第１演算処理ステップと第２演算処理ステップとは、オペレータの操作によって手動で切り替えることもでき、あるいは、コンピュータに記憶されたプログラムに従って自動的に切り替えることもできる。これらのステップを自動的に切り替わるように設定すれば、検査作業の作業効率が向上する。
【００２１】
また、上記構成において、低レベル及び高レベルとして設定すべき具体的な光透過率は、透光部、半透明位相シフト部及び遮光部として実際に使用する材料に従って種々に変化するものと考えられるが、例えば、次のような数値が考えられる。すなわち、検査のために用いる光の波長が４８８ｎｍ程度とするとき、第１演算処理ステップにおいて、低レベルとしての光透過率を０％〜５０％（半透明位相シフト部に相当）とし、高レベルとしての光透過率を８５％〜１００％（透光部に相当）とする。そして、第２演算処理ステップにおいて、低レベルとしての光透過率を０％〜５％（遮光部に相当）とし、高レベルとしての光透過率を１０％〜５０％（半透明位相シフト部に相当）とする。
【００２２】
本発明に係る位相シフトマスクの検査方法は、透光部、半透明位相シフト部及び遮光部を有する位相シフトマスクについて半透明位相シフト部及び遮光部の形状の良否を検査する検査方法において、（１）投光部から位相シフトマスクへ向けて光を出射する工程と、（２）位相シフトマスクを透過した光を受光部によって検出し該受光部によって透過光量に応じた信号として出力する工程と、（３）受光部の出力信号に基づいて位相シフトマスク上のパターンを演算するパターン演算工程とを有する。そしてそのパターン演算工程は、上記出力信号が低レベルより小さいときのパターンは暗部であり、上記出力信号が高レベルより大きいときのパターンは明部であると判定する処理を第１演算処理ステップ及び第２演算処理ステップの２回のステップに分けて実行する。そして、その第１演算処理ステップにおいては、上記低レベルを半透明位相シフト部の光透過率に設定し、上記高レベルを透光部の光透過率に設定した状態で明部と暗部の判定を行い、さらに上記第２演算処理ステップにおいては、上記低レベルを遮光部の光透過率に設定し、上記高レベルを半透明位相シフト部の光透過率に設定した状態で明部と暗部の判定を行う。さらに、位相シフトマスクの透過光の検出は、上記第１演算処理ステップの前と上記第２演算処理ステップの前の２回行われる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明に係る位相シフトマスクの検査方法及び検査装置について説明するのに先立って、それらの検査対象となる、透光部、半透明位相シフト部及び遮光部の３種類の領域を有するハーフトーン型位相シフトマスクについて説明する。
【００２４】
図７はそのハーフトーン型位相シフトマスクの一例を模式的に示している。図８はその位相シフトマスクの断面構造を模式的に示している。これらの図は、位相シフトマスクの有効パターン領域内の一部分を拡大して示している。図示の位相シフトマスクは、４×４＝１６個の微細な光透過パターンＰ１と、面積の広い光透過パターンＰ２と、それらの光透過パターンＰ１及びＰ２の外側の領域であって鎖線で囲まれる所定幅Ａの領域であるパターン周辺部Ｈと、それらのパターン周辺部Ｈを取り囲む遮光部Ｓとによって構成される。図８において、光透過パターンＰ１及びＰ２は透明基板１のみによって区画形成されている。また、パターン周辺部Ｈは光透過パターンＰ１及びＰ２の周りにおいて半透明位相シフト膜２ａによって区画形成されている。そして、遮光部Ｓはクロム（Ｃｒ）等の遮光膜３ａによって区画形成されている。
【００２５】
個々の微細な光透過パターンＰ１は、Ｔ１×Ｔ２の寸法を有している。これらの寸法Ｔ１及びＴ２は、いずれも、露光対象物を露光するための露光光の波長の約２倍の長さよりも短い値に設定される。この寸法は、位相シフト効果、すなわち光透過パターンＰ１及びＰ２を透過した光と、半透明位相シフト膜２ａを透過して位相が１８０゜反転した光との間の干渉により解像度を向上させる効果、を得ることができる程度の微細な寸法である。一方、広い光透過パターンＰ２は、Ｔ３×Ｔ４の寸法を有している。これらの寸法Ｔ３×Ｔ４は、いずれも、露光光の波長の約２倍の長さよりも長い値に設定される。この寸法は、位相シフト効果を必要としていない寸法、換言すれば、その光透過パターンを半透明位相シフト膜で取り囲んだとしても解像度の向上を望むことができないような寸法である。
【００２６】
パターン周辺部Ｈの幅Ａ、すなわち光透過パターンＰ１及びＰ２の外周縁とパターン周辺部Ｈの外周縁との間の間隔は、露光光の波長の値以上であって１００μｍ以下の範囲、より好ましくは露光光の波長の値以上であって５０μｍ以下の範囲内の任意の値に設定される。なお、露光光がｇ線であればその波長は約０．４３６μｍ、ｉ線であればその波長は約０．３６５μｍ、そしてＫｒＦエキシマレーザであればその波長は約０．２５４μｍである。
【００２７】
この位相シフトマスクを用いて露光対象物、例えば半導体ウェハに転写像を形成する場合には、図１２に示すように、露光光Ｒを位相シフトマスク６に照射し、その位相シフトマスク６を透過した光、特に光透過パターンＰ１及びＰ２等を通過した光によってウェハ７を露光し、これにより、ウェハ７上に希望パターンの転写像が結像される。つまり、この方式の位相シフトマスクは、いわゆるネガ方式の位相シフトマスクである。また、ここに例示した位相シフトマスクが、いわゆるレチクルマスクとして構成されていれば、通常は、１／５程度の縮小像がウェハ７上に形成される。
【００２８】
微細な光透過パターンＰ１を透過した光は、パターン周辺部Ｈを通過して位相が反転した光との間で干渉を生じ、これにより、位相シフト効果が発現してウェハ上に鮮明で微細な転写像が得られる。微細な光透過パターンＰ１及び面積の広い光透過パターンＰ２のいずれに関しても、その周りに設けられる半透明位相シフト膜２ａの存在領域はパターン周辺部Ｈの領域に限定され、そのパターン周辺部Ｈの外側の遮光部Ｓはクロム等の遮光膜によって区画形成されている。光透過パターンＰ１及びＰ２の周りの広い範囲が半透明位相シフト膜２ａのみによって区画形成される場合には、微細パターンが不鮮明になったり、広い面積のパターン内にゴースト等の転写不良が発生したりするおそれがあるが、半透明位相シフト膜２ａの存在領域をパターン周辺部Ｈに限定した本位相シフトマスクによれば、そのような問題が解消する。
【００２９】
図９及び図１０は、図７に示すハーフトーン型位相シフトマスクを製造するための製造方法の一例を工程順に示している。また、図１１は、その製造方法において、特に位相シフトマスクの基材の上にパターンを描画するための描画システムを模式的に示している。図１１において、パターンデータ入力装置８は、例えば、キーボード、マウス等によって構成され、このパターンデータ入力装置８によって光透過パターンＰ１及びＰ２のパターンデータがＣＰＵ（中央処理装置）９の入力ポートへ送られる。
【００３０】
ＣＰＵ９の演算処理部はリサイズ演算部１０を含んでいる。このリサイズ演算部１０は、パターンデータ入力装置８から送られた光透過パターンＰ１及びＰ２のパターンデータに基づいて、メモリ１１内に格納された所定のプログラムに従って、幅Ａのパターン周辺領域Ｈを演算する。微細な光透過パターンＰ１に関しては、リサイズ演算部１０はこの光透過パターンＰ１の１個ずつに対してパターン周辺領域Ｈを演算するが、これら全てのパターン周辺領域Ｈをつなぎ合わせると、結果的に、図７の鎖線で示すような全ての光透過パターンＰ１を包含する大きな正方形領域になる。
【００３１】
ＣＰＵ９は、以上のようにして演算された光透過パターンのデータに基づいて画像制御部１２を駆動し、これにより、ＣＲＴディスプレイ１３の画面上に位相シフトマスクのパターン画面が表示される。また、ＣＰＵ９は、演算された光透過パターンのデータを描画装置１４へ送る。描画装置１４は、そのデータに基づいて電子ビーム又は露光光を出力し、それらの電子線ビーム又は露光光により、位相シフトマスクの完成途中品６ａの上に光透過パターンＰ１及びＰ２や、パターン周辺領域Ｈが描画される。なお、電子線ビームを用いる描画の場合は、電子線の電荷によって位相シフトマスクの基板が帯電するので、それを防止するために基板上の適所に導電層を形成することが広く行われている。露光光を用いた描画の場合には帯電の心配がないので、そのような導電層を形成する必要はない。これ以降の説明では、露光光を用いる描画の場合を想定して導電層のことには特に触れないことにするが、電子線ビームによる描画を行う場合には導電層を用いることが必要になることに注意する。
【００３２】
以下、図９及び図１０に基づいて、図７の位相シフトマスクの製造方法を説明する。まず、図９（ａ）に示すように、石英によって形成された透明基板１の上に、周知の成膜方法を用いて、Ｍｏ・Ｓｉ系の材料から成る半透明位相シフト層２、クロム等の遮光材から成る遮光層３、そしてポジレジストから成る第１レジスト層４を順次に積層した。各層の厚さは、半透明位相シフト層２を１２００〜２０００Å、遮光層３を３００〜１５００Å、そして第１レジスト層４を３０００〜６０００Åとした。
【００３３】
次いで、電子線又は露光光Ｒ１により光透過パターンＰ１及びＰ２のパターンを露光し（図９（ｂ））、さらに、現像を行って必要とするパターンのみが欠落した状態の第１レジスト膜４ａを形成した（図９（ｃ）及び図９（ｄ））。さらに、その第１レジスト膜４ａをマスクとして、硝酸第２セリウムアンモニウムに過塩素酸を加えて製造したエッチング液を用いた常法のウエットエッチングにより、または塩素系ガスを用いたドライエッチングにより、遮光層３をパターニングして、必要とするパターンのみが欠落した状態の遮光膜３ａを形成した（図９（ｅ））。このとき、半透明位相シフト層２は上記の各エッチング剤によってはエッチングされない。
【００３４】
その後、ＣＦ4 、Ｃ2Ｆ6等のフッ素系ガスを用いたドライエッチングによって半透明位相シフト層２を所望のパターンの半透明位相シフト膜２ａへとパターニングした（図９（ｆ））。このとき、マスクとして働く遮光膜４ａはエッチングされないので、半透明位相シフト膜２ａのパターンは極めて高精度な寸法精度で得られた。次いで、酸素プラズマや硫酸を用いて第１レジスト膜４ａを剥離することにより、図９（ｈ）に示すように、微細パターンＰ１及び面積の広いパターンＰ２を有するパターンが形成される。このとき、両パターンＰ１及びＰ２は透明基板１のみによって区画形成され、それらのパターンＰ１及びＰ２以外の非パターン部Ｑは、主に、遮光膜３ａによって区画形成される。
【００３５】
次に、あらためてポジレジストをマスク全体に塗布して第２レジスト層５を形成し（図１０（ｉ））、さらに、電子線又は露光光Ｒ２によって再び描画を行う（図１０（ｊ））。このときの描画は、図１１に示したＣＰＵ９のリサイズ演算部１０によって決められるリサイズ寸法に従って行われる。このリサイズ寸法というのは、図１０（ｋ）に示すように、微細パターンＰ１及び広いパターンＰ２に、それらよりも所定幅Ａだけ広いパターン周辺領域を加え合わせた領域に相当する。
【００３６】
その後、第２レジスト層５を現像して第２レジスト膜５ａを形成した（図１０（ｌ））。これにより、図１０（ｍ）に示すように、微細パターンＰ１及び広いパターンＰ２と、それらのパターン周辺領域とを加え合わせた領域である露光領域Ｒ２を除いた領域に、斜線で示すように、第２レジスト膜５ａが残された。そして、その第２レジスト膜５ａをマスクとして、常法のウェットエッチング又は塩素ガスを用いたドライエッチングにより遮光膜３ａをパターニングした（図１０（ｎ））。このとき、半透明位相シフトマスク２ａはエッチングされない。
【００３７】
その後、酸素プラズマや硫酸を用いて第２レジスト膜５ａを剥離することにより、図１０（ｏ）及び図１０（ｐ）に示すように、光透過パターン部Ｐ１及びＰ２が基板１のみによって区画形成され、パターン周辺部Ｈが光透過パターンＰ１及びＰ２の周りにおいて半透明位相シフト膜２ａによって区画形成され、そして、遮光部Ｓがクロム等の遮光膜３ａによって区画形成された状態の位相シフトマスクが得られた。
【００３８】
以上のようにして得られた位相シフトマスクに関しては、その内部に形成されたパターンが正確に希望するパターンに形成されたか否かを検査する必要がある。以下、その検査方法について説明する。
図１は、その検査を行うための検査装置の一実施形態を示している。この検査装置は、検査対象であるハーフトーン型位相シフトマスク１６に光を照射する投光部１７と、位相シフトマスク１６を透過した光を検出してその光透過率に応じた信号を出力する受光部１８と、受光部の出力信号に基づいて位相シフトマスク上のパターンを演算するパターン演算部１９とを有している。
【００３９】
投光部１７は、光を発光する光源２１と、ハーフトーン型位相シフトマスク１６の一面に近接するように配置された対物レンズ２２と、そして光源２１と対物レンズ２２を結ぶ光ファイバ２３とを有している。光源２１は、例えば、測定光として４８８ｎｍの光を発光する。ハーフトーン型位相シフトマスク１６は、図示しない平行移動系の上に置かれていてＸ−Ｙの直交２方向へ所定の速度で間欠的又は連続的に移動する。この平行移動により、対物レンズ２２から出射する測定光がハーフトーン型位相シフトマスク１６の全面を矢印Ｄのように走査移動する。パターン演算部１９は、コンピュータによって構成されており、その内部にはＣＰＵ（中央処理装置）２４、ＲＡＭ（Random Access Memory）２５及びＲＯＭ（Read Only Memory）２６が含まれる。また、ＣＰＵ２４の出力ポートには、ＣＲＴディスプレイ２７及びプリンタ２８が接続される。
【００４０】
ＲＯＭ２６の内部には、以下に説明する検査処理を実行するためのプログラムや、検査対象のハーフトーン型位相シフトマスクが有すべき正常なパターン形状に対応するデータ等が記憶されている。これ以降の説明では、簡単のために、図２に示すような欠陥のない標準パターンがＲＯＭ２６内にデータとして記憶されるものとする。この標準パターンは、透明基板の上に被着された半透明位相シフト膜によって区画形成された半透明位相シフト部２ａと、半透明位相シフト膜の上に被着されたクロム等の遮光部材によって形成された遮光部３ａと、そして、半透明位相シフト膜及び遮光部材が存在することなく透明基板がそのまま露出することによって形成された透光部１ａとを含んで構成される。
【００４１】
検査作業は以下の通りに実行される。まず、図４のステップＳ１において、投光部１７から出射する光がハーフトーン型位相シフトマスク１６に入射する点である測定点Ｅを図２の遮光部３ａ、半透明位相シフト部２ａ及び透光部１ａへ順々に位置させて、各部における光透過率を測定してそれらに対応する受光部１８の出力信号をＲＡＭ２５内の所定の記憶場所に記憶する。その後、第１演算処理が終了していないことを確認してから（ステップＳ２で「ＹＥＳ」）、第１演算処理を実行する。
【００４２】
この第１演算処理では、まず、検査のための基準レベルとなる低レベルとして半透明位相シフト部２ａの光透過率を読み出し、高レベルとして透光部１ａの光透過率を読み出す（ステップＳ３）。基準レベルをこのように設定するとＣＰＵ２４は、図５に示すように、光透過率が低レベルよりも低くなる半透明位相シフト部２ａ及び遮光部３ａの両方を暗部として認識する。一方、光透過率が高レベルよりも高くなる透光部１ａを明部として認識する。
【００４３】
その後、ステップＳ４において、ハーフトーン型位相シフトマスク１６の走査移動を実行して、その位相シフトマスク１６の各点の透過光を受光部１８によって検出する。ＣＰＵ２４は、受光部１８より送られてくる出力信号とＲＯＭ２６内に格納された標準パターン、すなわち図２に示すパターンとを比較して、パターンが正常であるか否かを判定する（ステップＳ５）。
【００４４】
この第１演算処理においては、透光部と半透明位相シフト部との間に生じるレベル変化及び透光部と遮光部との間に生じるレベル変化を認識できるので、それらの領域間に発生する欠陥、例えば、図３における半透明位相シフト膜の残存欠陥Ｄ３を認識できる。但し、遮光部と半透明位相シフト部との間ではレベル変化を認識できないので、遮光部の残存欠陥Ｄ１及び遮光部の欠落欠陥Ｄ２は認識できない。
【００４５】
ステップＳ５において測定対象のパターンが標準パターンと異なること、すなわちパターン欠陥があることが分かると、ステップＳ６へ進んでその欠陥部分の座標を確認してそれを記憶する。その後、第２演算処理が終了していないことを確認してから（ステップＳ７で「ＹＥＳ」）、第２演算処理を実行する。
【００４６】
この第２演算処理では、まず、検査のための基準レベルとなる低レベルとして遮光部３ａの光透過率を読み出し、高レベルとして半透明位相シフト部２ａの光透過率を読み出す（ステップＳ８）。基準レベルをこのように設定するとＣＰＵ２４は、図６に示すように、光透過率が低レベルよりも低くなる遮光部３ａを暗部として認識する。一方、光透過率が高レベルよりも高くなる半透明位相シフト部２ａ及び透光部１ａの両方を明部として認識する。
【００４７】
その後、ステップＳ９において、ハーフトーン型位相シフトマスク１６の走査移動を再度実行して、その位相シフトマスク１６の各点の透過光を受光部１８によって検出する。ＣＰＵ２４は、受光部１８より送られてくる出力信号とＲＯＭ２６内に格納された図２の標準パターンとを比較して、パターンが正常であるか否かを判定する（ステップＳ１０）。
【００４８】
この第２演算処理においては、遮光部と半透明位相シフト部との間に生じるレベル変化及び遮光部と透光部との間に生じるレベル変化の両方を認識できるので、それらの領域間に発生する欠陥、例えば、図３における遮光部の残存欠陥Ｄ１及び遮光部の欠落欠陥Ｄ２を認識できる。但し、透明部と半透明位相シフト部との間ではレベル変化を認識できないので、半透明位相シフト膜の残存欠陥Ｄ３は認識できない。ステップＳ１０において測定対象のパターンが標準パターンと異なること、すなわちパターン欠陥があることが分かると、ステップＳ１１へ進んでその欠陥部分の座標を確認してそれを記憶する。
【００４９】
以上の処理を終わった後、欠陥が検出されなかったときにはＣＲＴディスプレイ２７又はプリンタ２８に良品の表示を行い（ステップＳ１２，Ｓ１３）、欠陥が検出されたときには欠陥の表示を行う（ステップＳ１２，Ｓ１４）。以上により、１回の検査ルーチンを終了する。
【００５０】
以上のように、本実施形態によれば、検査の基準となる低レベル及び高レベルの２つのレベルを適宜に変更して、少なくとも２回の検査を行うようにしたので、透光部１ａ、半透明位相シフト部２ａ及び遮光部３ａの３つの領域を有するハーフトーン型位相シフトマスクに関して、これらの各領域間に生じる欠陥をもれなく検査できる。
【００５１】
以上、好ましい実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はその実施形態に限定されるものでなく、請求の範囲に記載した技術的範囲内で種々に改変できる。
例えば、上記の説明では図７に示すようなネガ方式のハーフトーン型位相シフトマスクを検査対象としたが、ポジ型のハーフトーン型位相シフトマスクが本発明の検査対象となり得ることはもちろんである。
また、以上の実施形態では、図４に示すフローチャートのように、検査の基準レベルとなる低レベル及び高レベルの値の切替えをコンピュータプログラムに従って自動的に行うこととしたが、これに代えて、そのレベル切替えをオペレータが手動で行っても一向に差し支えない。また、第１演算処理と第２演算処理とを実行する順番に関しては、どちらを先に行うようにしても一向に差し支えない。
【００５２】
【発明の効果】
請求項１記載の位相シフトマスクの検査装置及び請求項４記載の位相シフトマスクの検査方法によれば、検査のための基準レベルである低レベル及び高レベルが異なっている第１演算処理ステップ及び第２演算処理ステップを別々に実行し、それらの両方の検査結果を総合するようにしたので、透光部、半透明位相シフト部及び遮光部の３種類の領域を有するハーフトーン型位相シフトマスクに関して全ての領域間に発生する欠陥をもれなく検査できる。
【００５３】
請求項２記載の位相シフトマスクの検査装置によれば、検査のための作業効率が向上する。
【００５４】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る位相シフトマスクの検査装置の一実施形態を模式的に示す斜視図である。
【図２】ハーフトーン型位相シフトマスクに形成される欠陥のない標準パターンの一例を部分的に示す平面図である。
【図３】図２に示すパターンに欠陥が発生した状態を示す平面図である。
【図４】図１に示す検査装置によって実行される検査処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】図１に示す検査装置で用いる基準レベルの設定の仕方の一例を示す図である。
【図６】図１に示す検査装置で用いる基準レベルの設定の仕方の他の一例を示す図である。
【図７】本発明に係る検査装置の検査対象となるハーフトーン型位相シフトマスクの一例を示す平面図である。
【図８】図７のハーフトーン型位相シフトマスクの断面構造を模式的に示す断面図である。
【図９】図７のハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法を工程順に模式的に示す図である。
【図１０】図９に引き続く製造工程を模式的に示す図である。
【図１１】露光描画装置の一例を示すブロック図である。
【図１２】図７に示すハーフトーン型位相シフトマスクを用いて露光対象物、例えばウェハを露光する状態を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１        透明基板
１ａ      透光部
２        半透明位相シフト層
２ａ      半透明位相シフト部、半透明位相シフト膜
３        遮光層
３ａ      遮光部、遮光膜
４        第１レジスト層
４ａ      第１レジスト膜
５        第２レジスト層
５ａ      第２レジスト膜
６        位相シフトマスク
６ａ      位相シフトマスクの完成途中品
７        ウェハ
１６        ハーフトーン型位相シフトマスク
１７        投光部
１８        受光部
２１        光源
２２        対物レンズ
２３        光ファイバ
Ａ        半透明位相シフト部の幅
Ｄ１      遮光部の残存欠陥
Ｄ２      遮光部の欠落欠陥
Ｄ３      半透明位相シフト部の残存欠陥
Ｅ        測定点
Ｈ        パターン周辺部
Ｐ１      光透過パターン
Ｐ２      大面積光透過パターン
Ｒ        露光光
【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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