JP2005148320A - 参照画像の生成方法及び位相シフトフォトマスク検査装置 - Google Patents
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Abstract
【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
Description
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)
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)
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。
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。
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。
E(0,0)=(Rmax/ΣP(i,j))Σ(AT0P(i,j)sin(θ(t)+ω0)+BT1P(i,j)sin(θ(t)+ω1)) …[式7]
[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。
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]
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]
(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。
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。
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)
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。
Claims (7)
- 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。
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