JP2677217B2 - Inspection apparatus and inspection method for phase shift mask - Google Patents
Inspection apparatus and inspection method for phase shift maskInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造に用い
る露光装置用マスク、特に位相シフトマスクの検査装置
と検査方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a mask for an exposure apparatus used for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a phase shift mask inspection apparatus and inspection method.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、フォトリソグラフィ技術により半
導体装置等を製造する際の露光装置用のマスクとして、
マスクの一部に透過光の位相を変化させる位相材を被着
して形成した位相シフタを配置し、フォトリソグラフィ
により形成されるパターンの解像度と焦点深度を向上す
る技法が注目されている。この位相シフタを用いた位相
シフトマスクでは、位相材被着部と非被着部との間の透
過光の位相差が１８０度になるように作られたマスクが
用いられるが、この位相差の製造誤差により結像性能が
大幅に変化される。したがって、位相シフトマスクの製
造においては、この位相差量（位相変化量）を正確に制
御する必要があり、これを検査することが重要となる。2. Description of the Related Art Recently, as a mask for an exposure apparatus when manufacturing a semiconductor device or the like by photolithography,
A technique for improving the resolution and the depth of focus of a pattern formed by photolithography by arranging a phase shifter formed by coating a phase material that changes the phase of transmitted light on a part of the mask has attracted attention. In a phase shift mask using this phase shifter, a mask made so that the phase difference of the transmitted light between the phase material adhered portion and the non-adhered portion is 180 degrees is used. The imaging performance is significantly changed due to manufacturing error. Therefore, in the manufacture of the phase shift mask, it is necessary to accurately control this phase difference amount (phase change amount), and it is important to inspect it.
【０００３】従来、このような位相シフタを有する露光
装置用位相シフトマスクの位相検査装置として、例えば
特開平４−１４６４３７号公報に記載されたものがあ
る。これは、図５に示すように、ステージ３３に支持さ
れた位相シフトマスク３０を光源３１を含む光学系３２
により照明し、この位相シフトマスク３０上の位相材の
被着部分と非被着部分とを透過した光を結像手段である
レンズ３４ａ，３４ｂにより投影結像し、結像位置での
像の光強度分布を検出手段３５により検出する。Conventionally, as a phase inspection apparatus for a phase shift mask for an exposure apparatus having such a phase shifter, there is one described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 4-146437. As shown in FIG. 5, the optical system 32 includes a phase shift mask 30 supported by a stage 33 and a light source 31.
The light transmitted through the adhered part and the non-adhered part of the phase material on the phase shift mask 30 is projected and imaged by the lenses 34a and 34b which are image forming means to form an image at the image forming position. The light intensity distribution is detected by the detection means 35.
【０００４】このとき、マスク３０上の位相材の被着部
分と非被着部分に対応する部分の光強度比を測定し、さ
らに検出手段３５を演算処理回路３６により制御される
駆動部３７により結像位置から光軸方向に所定量だけ移
動した後、再度像の光強度を測定して光強度比の変化を
計算することにより位相材の位相差量を測定することが
できる。この技術は、対比される光の間に位相差量があ
ると、焦点ずれにより位相材被着部と非被着部との間で
光強度に差が生じることを利用している。At this time, the light intensity ratio of the part corresponding to the adhered part and the non-adhered part of the phase material on the mask 30 is measured, and the detecting means 35 is further driven by the driving part 37 controlled by the arithmetic processing circuit 36. The amount of phase difference of the phase material can be measured by moving the image intensity from the image forming position in the optical axis direction by a predetermined amount and then measuring the light intensity of the image again to calculate the change in the light intensity ratio. This technique utilizes the fact that when there is a phase difference amount between the compared lights, a difference in light intensity occurs between the phase material adhered portion and the non-adhered portion due to defocus.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】このような従来の位相
シフトマスクの検査技法では、位相差と焦点ずれ量によ
り変化する光強度比を測定しているため、マスクの光軸
方向（縦方向）位置と焦点位置との距離を正確に制御し
て、異なる２点の位置で測定する必要があるため、高精
度のマスクステージ高さ停止位置制御装置が必要にな
り、マスクステージのコストが高価になるという問題が
ある。In such a conventional inspection technique for a phase shift mask, since the light intensity ratio which changes depending on the phase difference and the amount of defocus is measured, the mask optical axis direction (vertical direction). Since it is necessary to accurately control the distance between the position and the focus position and to measure at two different positions, a highly accurate mask stage height stop position control device is required, which increases the cost of the mask stage. There is a problem of becoming.
【０００６】また、このマスク高さの誤差により位相差
測定に誤差が生じる問題がある。更に、像の横軸方向の
光強度分布により位相差を測定しているため、この分布
形状を正確に測定する必要がある。したがって、横軸方
向に高分解能の光強度測定装置を使用するか、もしくは
横軸方向に対し高精度なスキャン制御で測定する必要が
あり、さらにマスクの横軸方向を検出器に対し正確にア
ライメントする必要があるため、光強度測定器またはマ
スクステージが高価になるという問題がある。Further, there is a problem that an error occurs in the phase difference measurement due to the error in the mask height. Furthermore, since the phase difference is measured by the light intensity distribution in the horizontal axis direction of the image, it is necessary to measure this distribution shape accurately. Therefore, it is necessary to use a high-resolution optical intensity measurement device in the horizontal axis direction or to perform measurement with high-precision scan control in the horizontal axis direction. Furthermore, the mask's horizontal axis direction must be accurately aligned with the detector. Therefore, there is a problem that the light intensity measuring device or the mask stage becomes expensive.
【０００７】また、さらにマスク上の位相材の被着部分
と非被着部分とで透過率に差がある場合にも光強度差が
生じるが、この補正方法として低コヒーレンシ照明条件
で測定した光強度比により補正する方法が記載されてい
る。しかしながら、低コヒーレンシ照明条件で測定した
場合の光強度比値を見積もる式が具体化されていないた
め、補正精度が正確に測定できないという問題がある。Further, a difference in light intensity also occurs when there is a difference in transmittance between the adhered part and the non-adhered part of the phase material on the mask. As a method of correcting this, light measured under low coherency illumination conditions is used. A method of correcting the intensity ratio is described. However, since the formula for estimating the light intensity ratio value when measured under the low coherency illumination condition has not been embodied, there is a problem that the correction accuracy cannot be accurately measured.
【０００８】[0008]
【発明の目的】本発明の目的は、高精度に駆動するステ
ージを用いることなく、しかも透過率に差がある場合で
も高精度に位相差量を測定することが可能な位相シフト
マスクの検査装置と検査方法を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to inspect a phase shift mask without using a stage driven with high precision and capable of measuring the phase difference amount with high precision even when there is a difference in transmittance. And to provide an inspection method.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明の位相シフトマス
クの検査装置は、マクスパターン形成材によりマスクパ
ターンとして回折格子を形成したマスクを載置するステ
ージと、このマスクの回折格子に対して高干渉度光を照
射する手段と、前記回折格子により回折されたｎ次とｎ
＋１次の各回折光を集光する手段と、集光された前記ｎ
次とｎ＋１次の各回折光の強度を検出するためにそれぞ
れ所定位置に固定配置された複数個の検出器と、前記各
検出器で検出された回折光の強度比に基づいて前記マク
スパターン形成材間の位相差量を算出する処理回路とを
備えることを特徴とする。A phase shift mask inspection apparatus according to the present invention includes a stage on which a mask having a diffraction grating formed as a mask pattern is placed by a mask pattern forming material, and a mask for the diffraction grating of the mask. Means for irradiating light of coherence and n-th order and n-th order diffracted by the diffraction grating
Means for collecting each + 1st order diffracted light, and the collected n
In order to detect the intensity of each diffracted light of the 1st and n + 1th order ,
A plurality of detectors fixedly arranged at predetermined positions, and a processing circuit for calculating the phase difference amount between the max pattern forming materials based on the intensity ratio of the diffracted light detected by each detector. Is characterized by.
【００１０】また、本発明の位相シフトマスクの検査方
法は、透明基板上にマクスパターン形成材によりマスク
パターンが形成され、このマスクパターンとして前記マ
スクパターン形成材により回折格子が形成されたマスク
を用い、前記マスク上の回折格子に高干渉度光を照明
し、この回折格子により回折されたｎ次とｎ＋１次の各
回折光を集光するレンズにより集光し、集光された前記
ｎ次とｎ＋１次の各回折光の強度を所定位置に固定配置
された複数の検出器により同時に検出し、検出された各
回折次数の回折光の強度比により、前記マスクパターン
形成材間の位相差量を計算することを特徴とする。The phase shift mask inspection method of the present invention uses a mask in which a mask pattern is formed on a transparent substrate by a mask pattern forming material, and a diffraction grating is formed by the mask pattern forming material as the mask pattern. the high degree of interference light illuminates the diffraction grating on the mask, by a lens for condensing a more diffracted n following the order n + 1 each <br/> diffracted light to the diffraction grating is condensed, condensed The above
The intensity of each diffracted light of the nth order and the n + 1st order is fixedly arranged at a predetermined position.
The plurality of detectors are simultaneously detected, and the phase difference amount between the mask pattern forming materials is calculated from the intensity ratio of the diffracted light of each detected diffraction order.
【００１１】また、本発明の検査方法では、マスクパタ
ーン形成材が形成されていない部分を照明して０次光の
強度を測定し、またマスクパターン形成材が形成されて
いる部分に対しても照明して０次光強度を測定し、これ
らの測定値とマスクパターンにより構成される回折格子
パターンのデューティ比を用いてこれらの部分の間の光
透過率比を計算し、かつこの光透過率比を用いて位相差
量を計算することも可能である。In the inspection method of the present invention, the intensity of the 0th order light is measured by illuminating the portion where the mask pattern forming material is not formed, and the portion where the mask pattern forming material is formed is also measured. Diffraction grating composed of these measured values and mask pattern by illuminating and measuring 0th order light intensity
It is also possible to calculate the light transmittance ratio between these portions using the duty ratio of the pattern , and to calculate the phase difference amount using this light transmittance ratio.
【００１２】ここで、位相シフトマスクとして、半透明
部と透明部とによりマスクパターンが形成され、このマ
スクパターンが形成されていない透明部分は、前記透明
基板が所要の厚さだけエッチングされているマスク、或
いは遮光部と、透明部と、透明部に設けられた位相シフ
タとでマスクパターンが形成されているマスクが用いら
れる。Here, as the phase shift mask, a mask pattern is formed by the semitransparent portion and the transparent portion, and the transparent substrate is etched by a required thickness in the transparent portion where the mask pattern is not formed. A mask or a mask in which a mask pattern is formed by a light shielding part, a transparent part, and a phase shifter provided in the transparent part is used.
【００１３】[0013]
【作用】マスクにおいて生じる回折光を用いて位相差量
を測定するために、マスクに対する検出器の光軸上及び
これと直角な方向の位置精度に高精度が要求されること
なく位相差量を測定することができ、マスクに対して検
出器を光軸方向に移動させ、かつ高精度にしかも高速に
アライメントを行う操作が不要とされる。Since the phase difference amount is measured by using the diffracted light generated in the mask, the phase difference amount can be determined without requiring high accuracy in the positional accuracy on the optical axis of the detector with respect to the mask and in the direction perpendicular thereto. Measurement is possible, and the operation of moving the detector with respect to the mask in the optical axis direction and performing alignment with high precision and at high speed is unnecessary.
【００１４】[0014]
【実施例】次に、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は本発明のマスクの位相検査装置の概略図で
ある。高圧水銀ランプ等を用いた光源１１の光はレンズ
１２で平行光にされた後、波長フィルタ１３により露光
装置で用いられる露光波長と同一の波長λの光のみが選
択的に透過される。ミラー１４で反射を行った後、ズー
ムレンズ１５により所定の大きさの平行光に形成された
後、マスクステージ１６に載置される被検査マスク１を
照明する。照明光は被検査マスク１の回折格子パターン
で回折され、各回折光はレンズ１７により集光される。Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram of a mask phase inspection apparatus of the present invention. The light from the light source 11 using a high-pressure mercury lamp or the like is collimated by the lens 12, and then only the light having the same wavelength λ as the exposure wavelength used in the exposure device is selectively transmitted by the wavelength filter 13. After being reflected by the mirror 14, after being formed into parallel light of a predetermined size by the zoom lens 15, the inspection target mask 1 mounted on the mask stage 16 is illuminated. The illumination light is diffracted by the diffraction grating pattern of the mask 1 to be inspected, and each diffracted light is condensed by the lens 17.
【００１５】更に、回折光は各回折次数の光が集光され
る位置に開口部をもつ空間フィルタ１８を透過した後、
各回折光用の検出器１９ａ，１９ｂ，１９ｃにより＋１
次、０次、−１次の回折光の光強度がそれぞれ検出され
る。各検出器２９ａ，２９ｂ，２９ｃで測定した各回折
次数の回折光は処理回路２０において強度比が演算さ
れ、その強度比により、前記マスク上の位相材と吸収位
相材によるマクスパターンでの位相差量が計算される。Further, after the diffracted light passes through the spatial filter 18 having an opening at the position where the light of each diffraction order is condensed,
+1 by detectors 19a, 19b, 19c for each diffracted light
The light intensities of the 0th, 0th, and -1st order diffracted lights are detected, respectively. The intensity ratio of the diffracted light of each diffraction order measured by each of the detectors 29a, 29b, and 29c is calculated in the processing circuit 20, and the phase difference in the max pattern by the phase material on the mask and the absorption phase material is calculated by the intensity ratio. The amount is calculated.
【００１６】図２は本発明により検査される露光装置用
マスクの第１実施例を示す図であり、ここではハーフト
ーン型位相シフトマスクの例を示している。同図（ａ）
は平面図、同図（ｂ）はその断面図である。ハーフトー
ン型位相シフトマスク１は透明基板２に対して透明部Ａ
と、透明部Ａの透過光に対し位相差を生じるようにした
半透明部Ｂとでパターンが形成されている。透明部Ａと
半透明部Ｂとは所定のピッチで格子状に配列された回折
格子として形成されており、透明部Ａはピッチｐで平行
に並んだ幅Ｗのラインパターンとして構成される。ピッ
チとライン幅との比ｄ＝Ｗ／Ｐを以後デューティ比と呼
ぶ。FIG. 2 is a diagram showing a first embodiment of a mask for an exposure apparatus to be inspected according to the present invention. Here, an example of a halftone type phase shift mask is shown. FIG.
Is a plan view, and FIG. 6B is a sectional view thereof. The halftone phase shift mask 1 has a transparent portion A with respect to the transparent substrate 2.
And a semi-transparent portion B which has a phase difference with respect to the transmitted light of the transparent portion A. The transparent portion A and the semi-transparent portion B are formed as diffraction gratings arranged in a lattice pattern at a predetermined pitch, and the transparent portion A is formed as a line pattern having a width W arranged in parallel at a pitch p. The ratio d = W / P between the pitch and the line width is hereinafter referred to as the duty ratio.
【００１７】また、透明部Ａは光透過性の石英基板２が
深さｈだけエッチングされている。露光装置で用いてい
る露光光波長がλであるとし、透明部Ａの波長λにおけ
る振幅透過率をｔａとする。半透明部Ｂには石英基板２
上にクロム膜３の薄いパターンが形成されている。半透
明部Ｂの波長λにおける振幅透過率をｔｂとする。透明
部Ａと半透明部Ｂとの振幅透過率の比、ｔｂ／ｔａをｔ
とする。また、透明部Ａと半透明部Ｂとの位相差をθと
する。Further, in the transparent portion A, the transparent quartz substrate 2 is etched by a depth h. It is assumed that the exposure light wavelength used in the exposure apparatus is λ and the amplitude transmittance of the transparent portion A at the wavelength λ is ta. Quartz substrate 2 in the semi-transparent part B
A thin pattern of the chrome film 3 is formed on top. The amplitude transmittance of the semitransparent portion B at the wavelength λ is tb. The ratio of the amplitude transmittance of the transparent portion A and the semi-transparent portion B, tb / ta is t
And Further, the phase difference between the transparent portion A and the semi-transparent portion B is θ.
【００１８】図３は図２に示したハーフトーン型位相シ
フトマスクの製造工程を示す図である。始めに図３
（ａ）において石英マスク基板２に薄いクロム膜３を形
成する。クロム膜厚は露光装置で用いられる露光波長λ
において光が若干だけ透過するような膜厚にし、光強度
透過率が所要量の半透過膜として構成されるように形成
される。次に、図３（ｂ）で電子線リソグラフィにより
クロム膜上にレジストパターン４を形成する。FIG. 3 is a diagram showing a manufacturing process of the halftone type phase shift mask shown in FIG. Figure 3 at the beginning
In (a), a thin chromium film 3 is formed on the quartz mask substrate 2. The chrome film thickness is the exposure wavelength λ used in the exposure equipment.
In the above, the film is formed so as to allow a slight amount of light to pass therethrough, and is formed so as to be configured as a semi-transmissive film having a required light intensity transmittance. Next, in FIG. 3B, a resist pattern 4 is formed on the chromium film by electron beam lithography.
【００１９】次に、図３（ｃ）でレジスト４をエッチン
グマスクとしてクロム膜３をエッチングし、クロムパタ
ーンを形成する。さらに、図３（ｄ）でクロム膜３を除
去した部分の石英基板２をエッチングする。石英基板２
のエッチングは石英基板部とクロムパターン部を透過し
た露光光の位相差が所要値となるよう調整するために形
成される。最後に図３（ｅ）でレジスト膜４を除去して
完成される。Next, in FIG. 3C, the chrome film 3 is etched by using the resist 4 as an etching mask to form a chrome pattern. Further, the quartz substrate 2 in the portion where the chromium film 3 is removed in FIG. 3D is etched. Quartz substrate 2
Is formed to adjust the phase difference of the exposure light transmitted through the quartz substrate portion and the chrome pattern portion to a required value. Finally, the resist film 4 is removed in FIG.
【００２０】そして、位相シフトマスクの位相差量の検
査では、図１に示したようにマスクステージ１６に図２
の位相シフトマスク１を載置し、この位相シフトマスク
１に光源１１の光を照明し、この照明によって生じた回
折光をレンズ１７で集光した後、空間フィルタ１８を透
過し、各検出器１９ａ，１９ｂ，１９ｃにより光強度を
検出し、処理回路２０により演算を行って位相差量を算
出する。Then, in the inspection of the phase difference amount of the phase shift mask, as shown in FIG.
The phase shift mask 1 is mounted, the phase shift mask 1 is illuminated with the light of the light source 11, the diffracted light generated by this illumination is condensed by the lens 17, and then transmitted through the spatial filter 18, and each detector is detected. The light intensity is detected by 19a, 19b, and 19c, and the processing circuit 20 performs calculation to calculate the phase difference amount.
【００２１】この処理回路２０において、光強度比から
位相差量を計算する方法を次に述べる。各回折光検出器
１９ａ〜１９ｃで検出されるｍ次の回折光の強度Ｉm は
次式となる。 Ｉm ＝Ｃ〔ｄ2 Ｓmd 2 ＋ｔ2 （１−ｄ）2 Ｓm(1-d) 2 ＋（−１）m ２ｔａ（１−ａ）ＳmdＳm(1-d) cosθ …（１）A method of calculating the phase difference amount from the light intensity ratio in the processing circuit 20 will be described below. Intensity I m of m-th order diffracted light detected by each diffracted light detectors 19a~19c becomes the following equation. I m = C [d 2 S md 2 + t 2 (1-d) 2 S m (1-d) 2 + (- 1) m 2ta (1-a) S md S m (1-d) cosθ ... ( 1)
【００２２】ここで、Ｃはｔa 2 等に比例する定数、Ｓ
md，Ｓm(1-d)は（２）式のＸにそれぞれｄ，（１−ｄ）
を代入して与えられる。 Ｓmx＝〔sin （πｍｘ）〕／（πｍｘ） …（２） ｍは整数 但し、Ｓｏ＝１Where C is a constant proportional to t a 2 etc., S
md and S m (1-d) are d and (1-d) respectively in X of the equation (2).
Is given by substituting. S mx = [sin (πmx)] / (πmx) (2) m is an integer where So = 1
【００２３】式（１）から０次光強度Ｉ0 と１次光強度
Ｉ1 との光強度比ｒ1 は次式となる。 ｒ1 ＝Ｉ1 ／Ｉ0 ＝〔ｄ2 Ｓmd 2 ＋ｔ2 （１−ｄ）2 Ｓm(1-d) 2 ＋（−１） ２ｔｄ（１−ｄ）ＳmdＳm(1-d)cos θ〕 ／〔ｄ2 ＋ｔ2 （１−ｄ）2 ＋２ｔｄ（１−ｄ）cos θ〕 …（３）The light intensity ratio r 1 of the zero-order light intensity I 0 and the 1-order light intensity I 1 from the equation (1) becomes the following equation. r 1 = I 1 / I 0 = [d 2 S md 2 + t 2 (1-d) 2 S m (1-d) 2 + (- 1) 2td (1-d) S md S m (1-d ) cos θ] / [d 2 + t 2 (1-d) 2 + 2td (1-d) cos θ] (3)
【００２４】式（３）よりθを求めると、 θ＝cos -1〔（ｄ2 （Ｓmd 2 −ｒ1 ）＋ｔ2 （１−ｄ）2 （ｓm(1-d) 2 −ｒ1 ） ）／（２ｔｄ（１−ｄ）（ＳmdＳm(1-d)＋ｒ1 ）〕 …（４）When θ is obtained from the equation (3), θ = cos −1 [(d 2 (S md 2 −r 1 ) + t 2 (1-d) 2 (s m (1-d) 2 −r 1 )) / (2td (1- d) (S md S m (1-d) + r 1) ] ... (4)
【００２５】式（４）及び式（２）より振幅透過率比ｔ
及びデューティ比ｄが判っていれば光強度比ｒ1 より位
相差θを求めることができる。また、この関係は０次光
と−１次光との間にも成り立つため、同様にして光強度
比ｒ -1 ＝Ｉ -1 ／Ｉ 0 も測定してθを求めれば、より測定
精度を向上できる。From the equations (4) and (2), the amplitude transmittance ratio t
If the duty ratio d is known, the phase difference θ can be obtained from the light intensity ratio r 1 . Further, this relationship holds between the 0th-order light and the -1st-order light. Therefore, if the light intensity ratio r -1 = I -1 / I 0 is also measured to obtain θ, the measurement accuracy is further improved. Can be improved.
【００２６】次に、振幅透過率比ｔは以下のようにして
測定できる。図１の装置によりマスク上で照明光照射範
囲より広い範囲でパターンが形成されているクロム膜部
分、即ち半透明部Ｂを照明する。パターンがないため光
は回折されず透過した光は全て０次光検出器に到達し、
検出される。この値はＣ2 ｔｂ2 となる。Ｃ2 はマスク
への入射エネルギ等に比例する定数である。一方、クロ
ム膜が形成されていない部分、即ち透明部Ａにおいても
同様にして測定すれば、Ｃ2 ｔａ2 が得られる。これら
の光強度比ｔａ2 ／ｔｂ2 ＝ｔ2 により振幅透過率比ｔ
を求めることができる。Next, the amplitude transmittance ratio t can be measured as follows. The apparatus of FIG. 1 illuminates the chromium film portion where the pattern is formed, that is, the semitransparent portion B, on the mask in a range wider than the illumination light irradiation range. Since there is no pattern, the light is not diffracted and all the transmitted light reaches the 0th-order photodetector,
Is detected. This value becomes C 2 tb 2 . C 2 is a constant proportional to the incident energy to the mask. On the other hand, C 2 ta 2 can be obtained by the same measurement in the portion where the chromium film is not formed, that is, in the transparent portion A. With these light intensity ratios ta 2 / tb 2 = t 2 , the amplitude transmittance ratio t
Can be requested.
【００２７】また、デューティ比ｄは、従来から用いら
れている光学式マスクパターン寸法検査装置、またはＳ
ＥＭ式寸法検査装置により回折格子のピッチｐ及びライ
ン幅ｗを測定することにより測定することができる。以
上の方法により、振幅透過率比及びデューティ比を予め
測定しておけば、０次光と１次光との強度比を測定する
ことにより、前記マスクの位相差θを求めることができ
る。The duty ratio d is determined by the conventional optical mask pattern dimension inspection device or S.
It can be measured by measuring the pitch p and the line width w of the diffraction grating with an EM type dimension inspection device. If the amplitude transmittance ratio and the duty ratio are measured in advance by the above method, the phase difference θ of the mask can be obtained by measuring the intensity ratio between the 0th order light and the 1st order light.
【００２８】図４は本発明において検査可能な位相シフ
トマスクの第２の実施例を示しており、レベンソン型位
相シフトマスク上の回折格子パターンを示している。同
図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は断面図である。レベン
ソン型位相シフトマスク１Ａは、遮光部Ａと、透明部Ｂ
と、透明部上に光の位相差をつけるための位相シフタを
形成した位相シフト部Ｃとでパターンが形成されてい
る。遮光部ＡはピッチＰ／２で平行に並んだ幅Ｗのライ
ンパターンが開口されており、透明部Ｂ及び位相シフト
部Ｃはともに幅Ｗ，ピッチＰ、デューティ比ｄ＝Ｗ／Ｐ
である。FIG. 4 shows a second embodiment of the phase shift mask which can be inspected in the present invention, and shows a diffraction grating pattern on the Levenson type phase shift mask. FIG. 1A is a plan view, and FIG. 1B is a cross-sectional view. The Levenson-type phase shift mask 1A includes a light-shielding portion A and a transparent portion B.
And a phase shift portion C in which a phase shifter for making a phase difference of light is formed on the transparent portion, a pattern is formed. The light-shielding portion A has a line pattern of a width W arranged in parallel at a pitch P / 2, and the transparent portion B and the phase shift portion C are both width W, pitch P, and duty ratio d = W / P.
It is.
【００２９】また、遮光部Ａには石英基板２Ａ上にクロ
ム膜３Ａのパターンが形成されている。クロム膜厚は露
光光をほぼ完全に遮光するのに十分な膜厚とする。ま
た、クロム膜３Ａが形成されていない透明部Ｂの振幅透
過率をｔｂとする。また、位相シフト部Ｃは石英基板２
Ａ上にＳＯＧ膜４Ａが形成されている。位相シフト部Ｃ
の振幅透過率をｔｃとする。透明部Ｂと位相シフト部Ｃ
との振幅透過率の比ｔｂ／ｔｃをｔとする。また、透明
部Ｂと位相シフト部Ｃとの位相差をθとする。Further, in the light shielding portion A, a pattern of the chromium film 3A is formed on the quartz substrate 2A. The chromium film thickness is set to be a film thickness sufficient to shield the exposure light almost completely. Further, the amplitude transmittance of the transparent portion B where the chromium film 3A is not formed is tb. Further, the phase shift portion C is the quartz substrate 2
An SOG film 4A is formed on A. Phase shift part C
Let tc be the amplitude transmittance of. Transparent part B and phase shift part C
Let t be the ratio tb / tc of the amplitude transmittances of and. Further, the phase difference between the transparent portion B and the phase shift portion C is θ.
【００３０】このレベンソン型位相シフトマスクの位相
検査についても、図１に示した装置を用いる。このレベ
ンソン型位相シフトマスクの実施例による回折格子を用
いた場合に検出されるｍ次の回折光の強度Ｉm 、及び０
次光Ｉ0 と１次光Ｉ1 との強度比ｒ1 から求めたθは次
のようになる。 Ｉm ＝Ｃｄ2 Ｓma 2 〔１＋ｔ2 ＋（−１）m ２ｔ cosθ〕 …（５） θ＝cos -1〔（（１−ｄ）2 （ｓa 2 −ｒ1 ））／（２ｔ（Ｓa 2 ＋ｒ1 ）〕 …（６）The apparatus shown in FIG. 1 is also used for the phase inspection of this Levenson type phase shift mask. The intensity I m of the m-th order diffracted light detected when the diffraction grating according to the embodiment of this Levenson-type phase shift mask is used, and 0
The angle θ obtained from the intensity ratio r 1 between the next light I 0 and the first light I 1 is as follows. I m = Cd 2 S ma 2 [1 + t 2 + (− 1) m 2t cos θ] (5) θ = cos −1 [((1-d) 2 (s a 2 −r 1 )) / (2t ( S a 2 + r 1 )] (6)
【００３１】式（６）より、振幅透過率比ｔ及びデュー
ティ比ｄを予め第１の実施例と同様に測定しておけば、
強度比ｒ1 より位相差θを求めることができる。From the equation (6), if the amplitude transmittance ratio t and the duty ratio d are measured in advance as in the first embodiment,
The phase difference θ can be obtained from the intensity ratio r 1 .
【００３２】ここで、前記第１実施例ではハーフトーン
型位相シフトマスクにおいて石英部がエッチングされて
いる例を示してが、石英部をエッチングする代わりに吸
収材の複素屈折率を調整し吸収材のみで位相差をつけた
マスクの場合でも同様にして測定可能である。またレベ
ンソン型位相シフトマスクの回折格子において、クロム
膜を形成せずに位相シフタのパターンのみで回折格子を
形成してもよい。Although the quartz portion is etched in the halftone type phase shift mask in the first embodiment, the absorber is adjusted by adjusting the complex refractive index of the absorber instead of etching the quartz portion. Even in the case of a mask having a phase difference only by itself, the same measurement can be performed. Further, in the diffraction grating of the Levenson-type phase shift mask, the diffraction grating may be formed only by the pattern of the phase shifter without forming the chromium film.
【００３３】[0033]
【発明の効果】以上説明したように本発明は、位相シフ
トマスクにおいて生じた回折光の強度比に基づいて計算
を行うことで位相シフトマスクにおける位相差量を測定
することが可能となる。また、位相シフトマスクにおけ
る位相シフト部と透過部との間で透過率に差がある場合
でもその影響を正確に補正して位相差量を測定すること
が可能になるという効果がある。As described above, according to the present invention, the amount of phase difference in the phase shift mask can be measured by performing the calculation based on the intensity ratio of the diffracted light generated in the phase shift mask. Further, even if there is a difference in transmittance between the phase shift part and the transmissive part in the phase shift mask, it is possible to accurately correct the influence and measure the phase difference amount.
【００３４】また、本発明では回折光を複数の検出器で
同時に検出してその強度比を求めるので、マスクとレン
ズの焦点位置が僅かにずれても回折光強度の検出部では
集光された回折光のスポットサイズが僅かに変化するの
みで光強度は変化しないこと、さらにマスクの横軸位置
が僅かにずれても照明光分布が均一な範囲であれば回折
光の位相が変化するのみで強度は変化しないことによ
り、これらに影響されることなく正確に位相差量が測定
可能となる。Further, in the present invention, since the diffracted light is detected simultaneously by a plurality of detectors and the intensity ratio thereof is obtained, even if the focal positions of the mask and the lens are slightly deviated, the diffracted light intensity is condensed by the detector. The spot size of the diffracted light changes only slightly, the light intensity does not change, and even if the horizontal axis position of the mask is slightly shifted, the phase of the diffracted light changes only if the illumination light distribution is uniform. Since the intensity does not change, the phase difference amount can be accurately measured without being affected by these.
【００３５】更に、本発明では位相シフトマスクと検出
器との相対位置を変化させる必要がないため、高価な高
精度マスクステージが必要でなくなり安価にできるとい
う効果がある。更に、マスクステージを動かして多数点
測定する必要もないため高速に検査できるという効果も
ある。Further, according to the present invention, since it is not necessary to change the relative position of the phase shift mask and the detector, there is an effect that an expensive high precision mask stage is not necessary and the cost can be reduced. Further, it is not necessary to move the mask stage to measure a large number of points, and therefore, it is possible to perform an inspection at high speed.
【図１】本発明のマスク検査装置の一例の構成図であ
る。FIG. 1 is a configuration diagram of an example of a mask inspection apparatus of the present invention.
【図２】本発明が適用されるハーフトーン型位相シフト
マスクの平面図と断面図である。FIG. 2 is a plan view and a sectional view of a halftone type phase shift mask to which the present invention is applied.
【図３】図２のハーフトーン型位相シフトマスクの製造
方法を工程順に示す断面図である。3A to 3D are sectional views showing a method of manufacturing the halftone phase shift mask of FIG.
【図４】本発明が適用されるレベンソン型位相シフトマ
スクの平面図と断面図である。FIG. 4 is a plan view and a cross-sectional view of a Levenson-type phase shift mask to which the present invention is applied.
【図５】従来の位相シフトマスクにおける位相検査装置
の一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of a phase inspection device in a conventional phase shift mask.
１ ハーフトーン型位相シフトマスク １Ａ レベンソン型位相シフトマスク １１ 光源 １２ レンズ １６ マスクステージ １７ レンズ １８ 空間フィルタ １９ａ〜１９ｃ 検出器 ２０ 処理回路 1 Halftone type phase shift mask 1A Levenson type phase shift mask 11 Light source 12 Lens 16 Mask stage 17 Lens 18 Spatial filter 19a-19c Detector 20 Processing circuit
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５０２Ｐ ５２８ ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display location H01L 21/30 502P 528
Claims (5)
りマスクパターンが形成され、このマスクパターンを透
過する光と、他の部分を透過した光の位相差を検出する
ための装置であって、前記マスクとして前記マスクパタ
ーン形成材により回折格子を形成したマスクを載置する
ステージと、このマスクの回折格子に対して高干渉度光
を照射する手段と、前記回折格子により回折されたｎ次
とｎ＋１次の各回折光を集光する手段と、集光された前
記ｎ次とｎ＋１次の各回折光の強度を検出するためにそ
れぞれ所定位置に固定配置された複数個の検出器と、前
記各検出器で検出された回折光の強度比に基づいて前記
マクスパターン形成材間の位相差量を算出する処理回路
とを備えることを特徴とする位相シフトマスクの検査装
置。1. An apparatus for detecting a phase difference between light transmitted through the mask pattern and light transmitted through other portions, in which a mask pattern is formed on a transparent substrate by a mask pattern forming material, A stage on which a mask having a diffraction grating formed by the mask pattern forming material is mounted as a mask, a means for irradiating the diffraction grating of the mask with high coherence light, and an n-th order diffracted by the diffraction grating
And means for collecting each of the n + 1-th order diffracted lights, and before collecting
In order to detect the intensity of each diffracted light of the nth order and the n + 1th order ,
A plurality of detectors fixedly arranged at predetermined positions, respectively , and a processing circuit for calculating the amount of phase difference between the max pattern forming materials based on the intensity ratio of the diffracted light detected by each detector. An apparatus for inspecting a phase shift mask, comprising:
りマスクパターンが形成され、このマスクパターンとし
て前記マスクパターン形成材により回折格子が形成され
たマスクを用い、前記マスク上の回折格子に高干渉度光
を照明し、この回折格子により回折されたｎ次とｎ＋１
次の各回折光を集光するレンズにより集光し、集光され
た前記ｎ次とｎ＋１次の各回折光の強度を所定位置に固
定配置された複数の検出器により同時に検出し、検出さ
れた各回折次数の回折光の強度比により、前記マスクパ
ターン形成材間の位相差量を計算することを特徴とする
位相シフトマスクの検査方法。2. A mask on which a mask pattern forming material is formed on a transparent substrate and a diffraction grating is formed by the mask pattern forming material as the mask pattern, and the diffraction grating on the mask has a high degree of interference. illuminating the light, n the following and (n + 1) which is more diffracted to the diffraction grating
The diffracted light of the next order is condensed by a lens and the intensities of the condensed diffracted light of the nth order and the n + 1st order are fixed at a predetermined position.
Inspection of a phase shift mask characterized by calculating the phase difference amount between the mask pattern forming materials by the intensity ratio of the diffracted lights of the respective detected diffraction orders detected simultaneously by a plurality of fixedly arranged detectors. Method.
い部分を照明して０次光の強度を測定し、またマスクパ
ターン形成材が形成されている部分に対しても照明して
０次光強度を測定し、これらの測定値と前記マスクパタ
ーンで構成される回折格子のデューティ比を用いてこれ
らの部分の間の光透過率比を計算し、かつこの光透過率
比を用いて位相差量を計算することを特徴とする位相シ
フトマスクの検査方法。3. The intensity of 0th-order light is measured by illuminating a portion on which the mask pattern forming material is not formed, and the 0th-order light intensity is also illuminated on a portion on which the mask pattern forming material is formed. Measure these values and the mask pattern
Phase shift characterized by calculating the light transmittance ratio between these parts using the duty ratio of the diffraction grating composed of the lens and calculating the phase difference amount using this light transmittance ratio. Mask inspection method.
スクパターンが形成され、このマスクパターンが形成さ
れていない透明部分は、前記透明基板が所要の厚さだけ
エッチングされている請求項２の位相シフトマスクの検
査方法。4. The mask has a mask pattern formed of a semi-transparent portion and a transparent portion, and the transparent substrate is etched by a required thickness in the transparent portion where the mask pattern is not formed. Inspection method for phase shift mask.
に設けられた位相シフタとでマスクパターンが形成され
ている請求項２の位相シフトマスクの検査方法。5. The method for inspecting a phase shift mask according to claim 2, wherein the mask has a mask pattern formed of a light shielding portion, a transparent portion, and a phase shifter provided in the transparent portion.
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