JP3006260B2 - Photomask inspection method and apparatus - Google Patents

Photomask inspection method and apparatus

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JP3006260B2
JP3006260B2 JP3410792A JP3410792A JP3006260B2 JP 3006260 B2 JP3006260 B2 JP 3006260B2 JP 3410792 A JP3410792 A JP 3410792A JP 3410792 A JP3410792 A JP 3410792A JP 3006260 B2 JP3006260 B2 JP 3006260B2
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light
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optical
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体等の回路
パターンを転写する際に原版として使用されるフォトマ
スクの検査装置に関し、特に透過光の位相を変化させる
位相部材が特定部分に付加された位相シフトフォトマス
クにおける位相変化量及び欠陥の有無等を計測する場合
に使用して好適なフォトマスク検査装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photomask inspection apparatus used as an original when transferring a circuit pattern such as a semiconductor, and more particularly, a phase member for changing the phase of transmitted light is added to a specific portion. The present invention relates to a photomask inspection apparatus suitable for use in measuring the amount of phase change and the presence or absence of a defect in a phase shift photomask.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体回路をウエハ上に投影露光して転
写する際に原版として用いられるフォトマスクは、一般
にはガラス基板上にクローム(Cr)等の金属からなる
遮光パターンが形成された構造をなしている。しかし、
このような構造のフォトマスクでは、回路パターンが微
細化すると、光の回折及び干渉のために高いコントラス
トの投影像を得ることができないという問題がある。そ
こで近年、フォトマスク表面の特定の箇所に位相部材を
付加して透過光の位相を部分的に変化させることにより
像のコントラストを高める位相変化フォトマスク(位相
シフトフォトマスク)が種々提案されている。例えば特
公昭62−50811号公報には、空間周波数変調型の
フォトマスクに関する技術が開示されている。
2. Description of the Related Art A photomask used as an original when a semiconductor circuit is projected and exposed on a wafer and transferred thereon generally has a structure in which a light-shielding pattern made of a metal such as chrome (Cr) is formed on a glass substrate. No. But,
The photomask having such a structure has a problem that when the circuit pattern is miniaturized, a high-contrast projected image cannot be obtained due to light diffraction and interference. Therefore, in recent years, various phase change photomasks (phase shift photomasks) have been proposed in which a phase member is added to a specific portion of the photomask surface to partially change the phase of transmitted light, thereby enhancing image contrast. . For example, Japanese Patent Publication No. 62-50811 discloses a technique related to a spatial frequency modulation type photomask.

【0003】斯かる位相変化フォトマスクでは、位相を
正確に制御することが重要となるため、遮光パターンの
欠損の有無等の他に位相部材による位相変化量を検査す
ることが必要となる。従来は、薄膜表面と基板又は薄膜
界面との多重反射を利用して薄膜の膜厚や屈折率を測定
するエリプソメーター等を用いて位相変化量を求めてい
た。つまり、例えば酸化シリコン(SiO2 )膜等から
なる位相部材による位相変化量φは、位相部材の厚さ
と、フォトマスクが実際のリソグラフィ工程で用いられ
る際の露光波長λにおける位相部材の屈折率nをそれぞ
れ求めた上で、次の(1) 式より計算していた。 φ=2π・(n−1)d/λ …(1)
In such a phase change photomask, it is important to accurately control the phase. Therefore, it is necessary to inspect the amount of phase change by the phase member in addition to the presence or absence of a defect in the light shielding pattern. Conventionally, the amount of phase change has been determined using an ellipsometer or the like that measures the thickness and refractive index of the thin film using multiple reflection between the thin film surface and the substrate or the thin film interface. That is, for example, the phase change amount φ by the phase member made of a silicon oxide (SiO 2 ) film or the like is equal to the thickness d of the phase member.
And the refractive index n of the phase member at the exposure wavelength λ when the photomask is used in an actual lithography process, and then calculated by the following equation (1). φ = 2π · (n−1) d / λ (1)

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来、
位相変化フォトマスクの検査に用いられていたエリプソ
メーターは、上述したように基板又は薄膜界面における
反射を利用して膜厚や屈折率の測定を行なう為、基板と
薄膜との屈折率差が小さい場合には計測が非常に困難で
あり、両者の屈折率が等しい場合には界面での反射光強
度が零となるため測定が不可能となる。
However, conventionally,
The ellipsometer used for the inspection of the phase change photomask measures the film thickness and the refractive index using the reflection at the interface of the substrate or the thin film as described above, so that the refractive index difference between the substrate and the thin film is small. In such a case, the measurement is very difficult, and if the refractive indices of the two are equal, the measurement becomes impossible because the intensity of the reflected light at the interface becomes zero.

【0005】一方、半導体回路パターンの微細化に伴っ
てフォトリソグラフィにおける光源は短波長化し、今後
は遠紫外線が光源の主流になると予想されている。紫外
線に対して高い透過率をもつ材質は少なく、位相部材と
フォトマスクの基板とは共に石英ガラスで形成されるこ
とが考えられる。この場合、両者の屈折率が等しくな
り、上述したようにエリプソメーターを利用しての位相
変化量の測定は不可能である。
On the other hand, light sources in photolithography have been shortened in wavelength with miniaturization of semiconductor circuit patterns, and it is expected that far ultraviolet rays will become the main light source in the future. There are few materials having high transmittance to ultraviolet rays, and it is considered that both the phase member and the substrate of the photomask are formed of quartz glass. In this case, the refractive indexes of the two become equal, and it is impossible to measure the amount of phase change using an ellipsometer as described above.

【0006】また、位相シフトフォトマスクにおける位
相部材は、前記の(1) 式で表わされる位相変化量φがπ
となるように位相部材の屈折率n及び厚さdを制御する
わけであるが、フォトマスクに位相部材を成膜する条件
(例えば位相部材を形成する場所、温度、圧力、組成等
の条件)によって屈折率nが微妙に変化してしまい、位
相部材の厚さdについても実際の製造工程の中でばらつ
きが生じてしまう。例えば、露光波長λを365nm、
位相部材の屈折率nを1.5として、位相変化量の誤差
を10゜まで許すとすると、厚さdの誤差は±20nm
以内であることが求められるが、この誤差範囲内に膜厚
を制御することは非常に困難である。このため、位相変
化量φの誤差(即ち、φのπからのずれ量)が大きい部
分を効率良く検出することが切望されている。
Further, the phase member in the phase shift photomask has a phase change φ represented by the above equation (1) of π.
The refractive index n and the thickness d of the phase member are controlled so that the following conditions are satisfied. Conditions for forming the phase member on the photomask (for example, conditions for forming the phase member, temperature, pressure, composition, etc.) As a result, the refractive index n slightly changes, and the thickness d of the phase member also varies in the actual manufacturing process. For example, when the exposure wavelength λ is 365 nm,
Assuming that the refractive index n of the phase member is 1.5 and an error in the amount of phase change is allowed up to 10 °, the error in the thickness d is ± 20 nm.
However, it is very difficult to control the film thickness within this error range. Therefore, there is a strong demand for efficiently detecting a portion where the error of the phase change amount φ (that is, the deviation amount of φ from π) is large.

【0007】しかし、従来のように、位相部材の膜厚と
屈折率とから位相変化量を求める場合には、位相部材の
膜厚dだけでなく、成膜条件によって変化する屈折率n
をその都度計測する必要があり、計測に長い時間が必要
である。本発明は、斯かる点に鑑み、位相部材と基板と
の屈折率差によらず位相変化量の誤差が大きい部分を正
確に検出することができ、且つ実際の露光波長において
位相変化量の誤差が大きい部分を簡易且つ迅速に検出で
きるフォトマスク検査方法及び装置を提供することを目
的とする。
However, when the amount of phase change is determined from the film thickness and the refractive index of the phase member as in the prior art, not only the film thickness d of the phase member but also the refractive index n that changes depending on the film forming conditions.
Must be measured each time, and the measurement requires a long time. In view of the above, the present invention can accurately detect a portion having a large phase change error regardless of the refractive index difference between a phase member and a substrate, and can accurately detect a phase change amount error at an actual exposure wavelength. It is an object of the present invention to provide a photomask inspection method and apparatus capable of easily and quickly detecting a portion having a large value.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明による第1のフォ
トマスク検査装置は、例えば図1に示す如く、検査対象
のフォトマスク(8)を照明する照明光学系(1,2,
4,7)と、そのフォトマスク(8)からの光を偏光状
態に応じて第1の光束LAと第2の光束LBとに分離す
る光束分離手段(11)と、このように分離された第1
の光束の光路長とその分離された第2の光束の光路長と
がほぼ等しくなる位置に配置され、その第1の光束とそ
の第2の光束とを合成する光束合成手段(18)と、こ
の合成後の光束の強度分布を観察する観察手段(19,
20)と、その第1の光束の光路中に配置されその第1
の光束を一方向に横ずれさせる第1の傾角可変な光学部
材(13)と、その第2の光束の光路中に配置されその
第2の光束をその一方向と逆の方向に横ずれさせる第2
の傾角可変な光学部材(14)とを有するものである。
A first photomask inspection apparatus according to the present invention, as shown in FIG. 1, for example, has an illumination optical system (1, 2, 2) for illuminating a photomask (8) to be inspected.
4, 7), and a light beam separating means (11) for separating the light from the photomask (8) into a first light beam LA and a second light beam LB according to the polarization state. First
A light beam combining means (18) which is arranged at a position where the optical path length of the light beam and the optical path length of the separated second light beam are substantially equal, and combines the first light beam and the second light beam; Observation means for observing the intensity distribution of the combined light beam (19,
20) and the first light beam arranged in the optical path of the first light beam.
A first variable-angle optical member (13) for laterally shifting the light beam in one direction, and a second optical member (13) arranged in the optical path of the second light beam for shifting the second light beam in the direction opposite to the one direction.
And an optical member (14) having a variable inclination angle.

【0009】また、本発明による第2のフォトマスク検
査装置は、例えば図5に示すように、検査対象のフォト
マスク(8)を照明する照明光学系と、このフォトマス
ク(8)からの光を偏光状態に応じて第1の光束LAと
第2の光束LBとに分離する光束分離手段(31)と、
この分離後の第1の光束LAを偏光させて第1の閉じた
光路を経てその光束分離手段(31)に導くと共に、そ
の分離後の第2の光束LBを偏光させてその第1の閉じ
た光路と合致する第2の閉じた光路を経てその光束分離
手段(31)に導く光束偏光手段(32a,33a,3
3b)と、この光束偏光手段により偏光されたその第1
の光束LAとその第2の光束LBとをその光束分離手段
(31)を介して合成してなる光の強度分布を観察する
観察手段(19,20)と、それら第1及び第2の閉じ
た光路内に配置され、例えば図6に示すように、その第
1の閉じた光路とその第2の閉じた光路との横ずれを生
ぜしめる傾角可変な光学部材(34)とを有するもので
ある。また、本発明による第3のフォトマスク検査装置
は、例えば図1及び図3に示す如く、狭い波長幅の照明
光を発する光源(1〜5)と、位相シフタ部(PS)と
光透過部とを含むフォトマスク(8)を支持するための
マスクステージ(9A,9B)と、このフォトマスクを
透過した照明光を第1光路を通過する第1光束LAと第
2光路を通過する第2光束LBとに分岐するための光束
分離手段(11)と、その第1光束とその第2光束とを
重ね合わせて干渉光を作るための光束合成手段(18)
と、その合成後の光束を光電変換する光電変換素子(2
0)とを備えるものである。そして、この構成に基づい
て、その光束分離手段(11)とその光束合成手段(1
8)との間には、その第1光路の長さとその第2光路の
長さとの相対的な関係を調整するための手段(15)
と、その光電変換素子(20)上でその第1光束とその
第2光束とを横ずれさせるための手段(13,14)と
が配置されるものである。また、本発明によるフォトマ
スク検査方法は、位相シフタ部と光透過部とを含むフォ
トマスク(8)の検査方法において、そのフォトマスク
を狭い波長幅の照明光で照明し、そのフォトマスクを通
過したその照明光を、第1光路を通過する第1光束LA
と第2光路を通過する第2光束LBとに分岐させ、その
第1光束と その第2光束とを重ね合わせて干渉光を形成
し、光電変換素子(20)によってその干渉光を光電変
換して得られる信号に基づいてそのフォトマスクの検査
を行うに際して、その第1光路の長さとその第2光路の
長さとは相対的に調整可能であり、かつその光電変換素
子上でその第1光束とその第2光束との横ずれ量が調整
可能であるものである。
A second photomask inspection apparatus according to the present invention, as shown in FIG. 5, for example, includes an illumination optical system for illuminating a photomask (8) to be inspected, and light from the photomask (8). Light beam separating means (31) for separating the light beam into a first light beam LA and a second light beam LB according to the polarization state;
The separated first light beam LA is polarized and guided to the light beam separating means (31) via a first closed optical path, and the separated second light beam LB is polarized to be first closed light beam. Beam polarizing means (32a, 33a, 3) guided to the light beam separating means (31) through a second closed light path which coincides with the reflected light path.
3b) and the first polarized light polarized by the light beam polarizing means.
Observing means (19, 20) for observing the intensity distribution of light obtained by combining the light beam LA and the second light beam LB via the light beam separating means (31), and the first and second closing means As shown in FIG. 6, for example, as shown in FIG. 6, the optical system has a variable inclination optical member (34) that causes a lateral displacement between the first closed optical path and the second closed optical path. . In addition, as shown in FIGS. 1 and 3, for example, a third photomask inspection apparatus according to the present invention includes a light source (1 to 5) for emitting illumination light having a narrow wavelength width, a phase shifter unit (PS), and a light transmitting unit. A mask stage (9A, 9B) for supporting a photomask (8) including: a first light beam LA passing through a first optical path and a second light beam passing through a second optical path; A light beam separating means (11) for branching into a light beam LB, and a light beam synthesizing means (18) for superimposing the first light beam and the second light beam to generate interference light.
And a photoelectric conversion element (2
0). Then, based on this configuration, the light beam separating means (11) and the light beam combining means (1)
Means (15) for adjusting the relative relationship between the length of the first optical path and the length of the second optical path.
And means (13, 14) for laterally shifting the first light beam and the second light beam on the photoelectric conversion element (20). In addition, the photoma
The mask inspection method includes a phase shifter section and a light transmitting section.
In the inspection method of the photomask (8), the photomask
Is illuminated with illumination light with a narrow wavelength band, and
The illuminated light passed through the first light path LA
And a second light beam LB passing through the second light path,
The first light beam and the second light beam are overlapped to form an interference light
Then, the interference light is photoelectrically converted by the photoelectric conversion element (20).
Inspection of the photomask based on the signal obtained
The length of the first optical path and the length of the second optical path
The length is relatively adjustable and its photoelectric conversion element
Adjust the lateral shift between the first light beam and the second light beam on the child
What is possible.

【0010】[0010]

【作用】斯かる本発明の第1のフォトマスク検査装置、
第3のフォトマスク検査装置、又はフォトマスク検査方
によれば、照明光学系の照明光として、実際の露光光
と同程度の波長域の照明光を用いる。そして、第1の光
束LAと第2の光束LBとは互いに横ずれした状態で光
束合成手段(18)において合成される。従って、検査
対象のフォトマスク(8)のパターンが例えば基板のみ
の部分と位相がπ異なる位相部材(位相シフタ)とを含
む場合には、その横ずれ量を調整してその基板のみの部
分の像と位相部材の像とが重なるようにする。そして、
観察手段(19,20)、又は光電変換素子(20)に
より合成後の強度分布を観察すると、その通常の部分と
位相部材とが重なった部分は暗くなる。この場合、その
位相部材の中に位相差がπからずれた欠陥部があると、
その暗い領域の中の欠陥部に対応する部分だけが明るく
なる。従って、基板と位相部材との屈折率が等しい場合
でも、位相部材の欠陥部を正確に検出することができ
る。
According to the first photomask inspection apparatus of the present invention,
Third photomask inspection device or photomask inspection method
According to the method , illumination light of a wavelength range similar to actual exposure light is used as illumination light of the illumination optical system. Then, the first light beam LA and the second light beam LB are combined in the light beam combining means (18) in a state where they are laterally shifted from each other. Therefore, when the pattern of the photomask (8) to be inspected includes, for example, a portion of only the substrate and a phase member (phase shifter) having a phase different by π, the amount of lateral displacement is adjusted to adjust the image of the portion of only the substrate. And the image of the phase member. And
When the intensity distribution after synthesis is observed by the observation means (19, 20) or the photoelectric conversion element (20), the part where the normal part and the phase member overlap each other becomes dark. In this case, if there is a defect in the phase member whose phase difference deviates from π,
Only the portion corresponding to the defective portion in the dark area becomes bright. Therefore, even when the substrate and the phase member have the same refractive index, a defective portion of the phase member can be accurately detected.

【0011】この場合、第1のフォトマスク検査装置で
は、例えば偏光ビームスプリッタを用いて偏光状態に応
じて第1の光束LAと第2の光束LBとを分離して、そ
の後に合成しているため、照明光の利用効率が良く、明
るい観察像が得られる。但し、例えばハーフミラーを用
いて2光束に分離した場合にも、最終的に得られる観察
像の強度は1/2になるが、観察は可能である。このよ
うに、照明光の利用効率は低下するが、照明光として通
常光をも使用できるのが第3のフォトマスク検査装置で
ある。 更に、第1のフォトマスク検査装置では、第1の
傾角可変な光学部材(13)と第2の傾角可変な光学部
材(14)とは、互いに逆方向に光束を横ずれさせてい
るが、このように逆方向に光束を横ずれさせる場合に
は、光学部材(13,14)は例えば図2に示すように
互いに逆方向に傾斜させればよい。このように互いに逆
方向に傾斜させると、第1の光束LAと第2の光束LB
との光路長の変化は同程度である。従って、それら光束
LAと光束LBとの間の横ずれ量を大きくしても、第1
の光束LAと第2の光束LBとの光束合成手段(18)
における光路長の差はわずかであるため、照明光のコヒ
ーレンシが比較的悪い場合でも良好なコントラストで合
成後の干渉像の強度分布を観察することができる。
In this case, the first photomask inspection apparatus
Respond to the polarization state using, for example, a polarizing beam splitter.
First, the first light beam LA and the second light beam LB are separated.
Since the light is synthesized after the
A bright observation image is obtained. However, for example, use a half mirror
Observation that can be finally obtained even if it is split into two light beams
The intensity of the image is reduced by half, but observation is possible. This
As described above, the use efficiency of illumination light decreases,
The third photomask inspection device can use ordinary light
is there. Furthermore, in the first photomask inspection apparatus, the first tiltable optical member (13) and the second tiltable optical member (14) laterally shift light beams in directions opposite to each other. When the light beam is laterally shifted in the opposite direction as described above, the optical members (13, 14) may be inclined in the opposite directions as shown in FIG. 2, for example. When the light beams are inclined in opposite directions, the first light beam LA and the second light beam LB
And the change in the optical path length is almost the same. Therefore, even if the lateral shift amount between the light beam LA and the light beam LB is increased, the first
Beam synthesizing means (18) for the light beam LA and the second light beam LB
Since the difference in the optical path length is small, it is possible to observe the intensity distribution of the combined interference image with a good contrast even when the coherency of the illumination light is relatively poor.

【0012】また、第2のフォトマスク検査装置によれ
ば、第1の光束LAが通過する第1の閉じた光路の光路
長と第2の光束LBが通過する第2の閉じた光路の光路
長とは同一である。また、第1の光束LAと第2の光束
LBとは互いに逆方向に進行しているので、傾角可変な
光学部材(34)が所定角度傾斜すると、第1の閉じた
光路と第2の閉じた光路とは逆方向に同じ量だけ横ずれ
する。従って、極めて簡単且つ小型の構成で、第1の光
束LAと第2の光束LBとを横ずれさせて重ね合わせた
状態の干渉像の強度分布を観察することができる。ま
た、第1の光束LAと第2の光束LBとの光路長の差は
無視できる程小さいので、得られる強度分布のコントラ
ストは極めて良好である。
According to the second photomask inspection apparatus, the optical path length of the first closed optical path through which the first light beam LA passes and the optical path length of the second closed optical path through which the second light beam LB passes The length is the same. Further, since the first light beam LA and the second light beam LB are traveling in opposite directions, when the tiltable optical member (34) is tilted by a predetermined angle, the first closed light path and the second closed light path are closed. In the opposite direction to the optical path. Therefore, with an extremely simple and compact configuration, it is possible to observe the intensity distribution of the interference image in a state where the first light beam LA and the second light beam LB are laterally shifted and superimposed. Further, since the difference in the optical path length between the first light beam LA and the second light beam LB is so small that it can be ignored, the contrast of the obtained intensity distribution is extremely good.

【0013】[0013]

【実施例】以下、本発明によるフォトマスク検査装置の
一実施例につき図1〜図4を参照して説明する。図1は
本実施例の検査装置の構成を示し、この図1において、
1は水銀ランプであり、水銀ランプ1から射出された照
明光は、コンデンサレンズ2、視野絞り3及びコリメー
タレンズ4を経て波長選択フィルタ5に入射する。波長
選択フィルタ5によって波長幅が狭められ可干渉性が良
好になった照明光は、開口絞り6を通過した後、コンデ
ンサレンズ7で集光されて被検マスク8を照明する。被
検マスク8の照明範囲は視野絞り3で調整され、被検マ
スク8上での照明光の明るさは開口絞り6で調節され
る。被検マスク8はマスクステージ9A上に載置され、
マスクステージ9Aをステージ駆動手段9Bを介して2
次元平面内で移動させることにより、被検マスク8の全
面を検査することができる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a photomask inspection apparatus according to the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 shows a configuration of an inspection apparatus according to the present embodiment.
Reference numeral 1 denotes a mercury lamp. Illumination light emitted from the mercury lamp 1 enters a wavelength selection filter 5 through a condenser lens 2, a field stop 3, and a collimator lens 4. The illumination light whose wavelength width has been narrowed by the wavelength selection filter 5 and has improved coherence passes through the aperture stop 6 and is then condensed by the condenser lens 7 to illuminate the mask 8 to be inspected. The illumination range of the test mask 8 is adjusted by the field stop 3, and the brightness of the illumination light on the test mask 8 is adjusted by the aperture stop 6. The test mask 8 is placed on a mask stage 9A,
The mask stage 9A is connected to the stage 2 via the stage driving means 9B.
By moving the mask 8 in the two-dimensional plane, the entire surface of the test mask 8 can be inspected.

【0014】被検マスク8を透過した照明光は、対物レ
ンズ10により集束されて第1のプリズム12の一端に
入射する。この第1のプリズム12は、対物レンズ10
側から順に、図1の紙面に平行な断面形状が3角形のプ
リズムと図1の紙面に平行な断面形状が平行4辺形のプ
リズムとを貼り合わせて構成されており、その貼り合わ
せ面が対物レンズ10の光軸に対して45°傾斜した偏
光ビームスプリッター面11となっている。プリズム1
2に入射した照明光の内で、偏光ビームスプリッター面
11に対してP偏光の第1の光束LAは、その偏光ビー
ムスプリッター面11を透過した後、プリズム12の他
端で全反射して外部に射出される。また、プリズム12
に入射した照明光の内で、その偏光ビームスプリッター
面11に対してS偏光の第2の光束LBは、その偏光ビ
ームスプリッター面11で反射されて外部に射出され
る。
The illumination light transmitted through the test mask 8 is focused by the objective lens 10 and enters one end of the first prism 12. The first prism 12 is connected to the objective lens 10
In order from the side, a prism having a triangular cross section parallel to the paper of FIG. 1 and a prism having a parallelogram parallel to the paper of FIG. 1 are bonded together. The polarization beam splitter surface 11 is inclined by 45 ° with respect to the optical axis of the objective lens 10. Prism 1
The first light beam LA of the P-polarized light with respect to the polarization beam splitter surface 11 of the illumination light incident on the polarization beam splitter 2 is transmitted through the polarization beam splitter surface 11 and then totally reflected at the other end of the prism 12 to the outside. Injected into. Also, the prism 12
, The second light beam LB of S-polarized light with respect to the polarization beam splitter surface 11 is reflected by the polarization beam splitter surface 11 and emitted to the outside.

【0015】外部に射出された第1の光束LAは、第1
の平行平面板13及び1対の断面が台形状のガラス板よ
りなる光学楔15を透過して第2のプリズム17の一端
側の側面に入射する。第2のプリズム17は第1のプリ
ズム12を180°回転させたものと同じ構成であり、
第1のプリズム12及び第2のプズム17によりマッハ
・ツェンダー干渉計が構成されている。第2のプリズム
17は、図1の紙面に平行な断面形状が3角形のプリズ
ムと図1の紙面に平行な断面形状が平行4辺形のプリズ
ムとを貼り合わせて構成されており、その貼り合わせ面
が入射して来る第1の光束LAの光軸に対して45°傾
斜した偏光ビームスプリッター面18となっている。第
1の光束LAは偏光ビームスプリッター面18に対して
もP偏光であるため、第1の光束LAはその偏光ビーム
スプリッター面18を透過して外部に射出される。
The first light beam LA emitted to the outside is
Are transmitted through an optical wedge 15 formed of a glass plate having a trapezoidal cross section and incident on the side surface on one end side of the second prism 17. The second prism 17 has the same configuration as that obtained by rotating the first prism 12 by 180 °.
The first prism 12 and the second plum 17 constitute a Mach-Zehnder interferometer. The second prism 17 is formed by bonding a prism having a triangular cross section parallel to the paper of FIG. 1 and a prism having a parallelogram parallel to the paper of FIG. It is a polarizing beam splitter surface 18 inclined by 45 ° with respect to the optical axis of the first light beam LA on which the joining surface is incident. Since the first light beam LA is also P-polarized light with respect to the polarization beam splitter surface 18, the first light beam LA is transmitted through the polarization beam splitter surface 18 and emitted to the outside.

【0016】一方、第1のプリズム12から射出された
第2の光束LBは、第2の平行平面板14及び光路長補
償板16を透過した後、第2のプリズム17の他端側の
側面部に入射する。第1の平行平面板13及び第2の平
行平面板14は同一形状であり、光路長補償板16の光
路長(硝路長)は光学楔15の平均的な光路長とほぼ等
しい。第2の光束LBはその第2のプリズム17の他端
で全反射して偏光ビームスプリッター面18に向かう。
第2の光束LBは偏光ビームスプリッター面18に対し
てもS偏光であるため、この偏光ビームスプリッター面
18で反射されて外部に射出される。
On the other hand, the second light beam LB emitted from the first prism 12 passes through the second plane-parallel plate 14 and the optical path length compensating plate 16 and then the other side surface of the second prism 17. Incident on the part. The first parallel plane plate 13 and the second parallel plane plate 14 have the same shape, and the optical path length (glass path length) of the optical path length compensating plate 16 is substantially equal to the average optical path length of the optical wedge 15. The second light beam LB is totally reflected at the other end of the second prism 17 and travels to the polarization beam splitter surface 18.
Since the second light beam LB is also S-polarized light with respect to the polarization beam splitter surface 18, it is reflected by the polarization beam splitter surface 18 and emitted to the outside.

【0017】第2のプリズム17から射出された第1の
光束LA及び第2の光束LBは重畳されてアナライザ1
9を経て2次元の電荷結合型撮像素子(CCD)等の光
電変換素子20の受光面に結像する。アナライザ19に
より第1の光束LAと第2の光束LBとは偏光方向が同
一で可干渉となり、光電変換素子20の受光面には、被
検マスク8のパターンとこのパターンを横ずれさせたパ
ターンとの干渉像が形成される。光電変換素子20から
出力される撮像信号は、アナログ/デジタル変換等を行
う信号処理回路21を介して演算手段22に送られる。
この演算手段22には、データファイル等の入力手段2
4より被検マスク8のパターンの設計データをも供給す
る。演算手段22は実測結果と設計データより被検マス
ク8のパターンの位相差の欠陥等を検出し、欠陥部分を
表示手段23に表示する。
The first light beam LA and the second light beam LB emitted from the second prism 17 are superimposed and
Through 9, an image is formed on a light receiving surface of a photoelectric conversion element 20 such as a two-dimensional charge-coupled image sensor (CCD). The analyzer 19 causes the first light beam LA and the second light beam LB to have the same polarization direction and become coherent, and the light receiving surface of the photoelectric conversion element 20 has a pattern of the test mask 8 and a pattern obtained by laterally displacing the pattern. Is formed. The imaging signal output from the photoelectric conversion element 20 is sent to the arithmetic means 22 via a signal processing circuit 21 for performing analog / digital conversion or the like.
The calculating means 22 includes an input means 2 such as a data file.
4 supplies the design data of the pattern of the mask 8 to be inspected. The calculating means 22 detects a phase difference defect or the like of the pattern of the mask 8 to be inspected from the actual measurement result and the design data, and displays the defective portion on the display means 23.

【0018】実際の測定時には、通常は先ず図1の光学
楔15の一方のガラス板を出し入れして第1の光束LA
と第2の光束LBとの偏光ビームスプリッター面18ま
での光路長の差がほぼ0になるようにしておく。次に、
図2に示すように、第1の平行平面板13を例えば反時
計方向に角度θ(0<θ<π/2)だけ傾斜させると共
に、第2の平行平面板14を時計方向に角度θだけ傾斜
させる。この場合、図2の紙面に平行な面内でプリズム
12及び17の長手方向をZ方向として、第1の平行平
面板13により第1の光束LAがZ方向にδzだけ横ず
れすると、第2の平行平面板14により第2の光束LB
はZ方向に−δzだけ横ずれする。
At the time of actual measurement, first, one glass plate of the optical wedge 15 shown in FIG.
The difference between the optical path lengths of the first and second light beams LB to the polarization beam splitter surface 18 is set to be substantially zero. next,
As shown in FIG. 2, the first parallel flat plate 13 is inclined, for example, counterclockwise by an angle θ (0 <θ <π / 2), and the second parallel flat plate 14 is tilted clockwise by an angle θ. Incline. In this case, when the longitudinal direction of the prisms 12 and 17 is defined as the Z direction in a plane parallel to the paper surface of FIG. The second light beam LB is formed by the parallel plane plate 14.
Shifts laterally by −δz in the Z direction.

【0019】従って、平行平面板13及び14の傾斜角
θを調整することにより、第1の光束LAと第2の光束
LBとの間の横ずれ量を容易に任意の値に設定すること
ができる。しかも、第1の平行平面板13内での光路長
(硝路長)と第2の平行平面板14内での光路長は同じ
であるため、その傾斜角θを大きく変えても、第1の光
束LAと第2の光束LBとの光路長の差は変化すること
がなく、図1の光電変換素子20の受光面には常にコン
トラストの良好な干渉像が結像されている。
Therefore, by adjusting the inclination angle θ of the parallel plane plates 13 and 14, the amount of lateral displacement between the first light beam LA and the second light beam LB can be easily set to an arbitrary value. . Moreover, since the optical path length (glass path length) in the first parallel plane plate 13 and the optical path length in the second parallel plane plate 14 are the same, even if the inclination angle θ is greatly changed, the first The optical path length difference between the light beam LA and the second light beam LB does not change, and an interference image with good contrast is always formed on the light receiving surface of the photoelectric conversion element 20 in FIG.

【0020】次に、図1の検査装置で被検マスク8とし
て位相部材が形成された被検マスクを検査する場合につ
いて説明する。図3(a)に位相部材が形成された被検
マスクの一例の断面を示し、この図3(a)において、
基板としてのマスクブランクMBの上に位相をπずらす
ための位相シフタPSが格子状に一定ピッチで形成され
ており、中央の位相シフタPS上に欠陥Dが発生してい
る。そして、この被検マスクを通った後、図2の第1の
光束LAとして偏光ビームスプリッター面18を射出す
る光束の波面は図3(b)の波面WAとなり、図2の第
2の光束LBとして偏光ビームスプリッター面18を射
出する光束の波面は図3(c)の波面WBとなる。
Next, a case will be described in which the inspection apparatus of FIG. 1 inspects a target mask on which a phase member is formed as the target mask 8. FIG. 3A shows a cross section of an example of a test mask on which a phase member is formed. In FIG.
A phase shifter PS for shifting the phase by π is formed at a constant pitch in a lattice pattern on a mask blank MB as a substrate, and a defect D occurs on the central phase shifter PS. After passing through the mask to be inspected, the wavefront of the light beam emitted from the polarization beam splitter surface 18 as the first light beam LA in FIG. 2 becomes the wavefront WA in FIG. 3B, and the second light beam LB in FIG. The wavefront of the light beam that exits the polarization beam splitter surface 18 is the wavefront WB in FIG.

【0021】これら2つの波面WA及びWBを重ね合わ
せると、位相シフタPSの部分を通った波面とマスクブ
ランクMBだけの部分を通った波面とが重なるが、正常
な部分では互いに位相がπずれているので、振幅は打ち
消し合い暗い干渉像が得られる。しかしながら、欠陥D
に対応して位相のずれがπでない部分では、2つの波面
を重ね合わせると振幅はむしろ強め合うため、欠陥Dに
相当する部分のみが明るい像となる。この干渉像の強度
Iを縦軸に取り、横軸に被検マスクのパターンの位置を
取って得られた波形を図3(d)に示す。これにより、
欠陥Dを容易且つ迅速に検出することができる。
When these two wavefronts WA and WB are superimposed, the wavefront passing through the phase shifter PS and the wavefront passing only through the mask blank MB overlap, but the phase shifts by π in the normal portion. Therefore, the amplitudes cancel each other and a dark interference image is obtained. However, defect D
In the part where the phase shift is not π corresponding to the above, the amplitude is rather strengthened when the two wavefronts are superimposed, so that only the part corresponding to the defect D becomes a bright image. FIG. 3D shows a waveform obtained by taking the intensity I of the interference image on the vertical axis and the position of the pattern of the test mask on the horizontal axis. This allows
The defect D can be detected easily and quickly.

【0022】また、図1の光学楔15を用いると、被検
マスク8に形成された位相シフタによる位相変化量を計
測することができるので、その計測方法の一例について
説明する。この場合、被検マスク8に形成された位相シ
フタはマスクブランクに対して位相がπ変化し(即ち、
位相変化量がπ)、欠陥部分の位相変化量はπ/2であ
るとする。また、図1において光学楔15により、第1
の光束LAと第2の光束LBとの光路長の差φを図4
(a)の横軸に示すように次第に増加させていくものと
して、図4(a)の縦軸には互いに横ずれした第1の光
束LAと第2の光束LBとの干渉像の或る位置での強度
Iをプロットする。
Further, the use of the optical wedge 15 shown in FIG. 1 makes it possible to measure the amount of phase change by the phase shifter formed on the mask 8 to be inspected. An example of the measuring method will be described. In this case, the phase of the phase shifter formed on the test mask 8 changes by π with respect to the mask blank (ie,
The phase change amount is π), and the phase change amount of the defective portion is π / 2. In addition, in FIG.
The difference φ in the optical path length between the light beam LA and the second light beam LB in FIG.
As shown on the horizontal axis of FIG. 4A, the position of the interference image of the first light beam LA and the second light beam LB shifted laterally from each other is shown on the vertical axis of FIG. Plot the intensity I at.

【0023】先ず図4(a)において、第1の光束LA
が位相シフタを通過して第2の光束LBがマスクブラン
クを通過している部分(図3(b)の領域25に相当す
る部分)の強度Iの変化を曲線IPSで示し、第1の光
束LAが位相シフタの欠陥部を通過して第2の光束LB
がマスクブランクを通過している部分(図3(b)の領
域26に相当する部分)の強度Iの変化を曲線IDで示
し、第1の光束LAが位相シフタ又はマスクブランクを
通過して第2の光束LBがクローム等の遮光部にある部
分の強度Iの変化を曲線ICRで示す。このように光学
楔15を操作して光路長の差φを連続的又は段階的に変
化させて、各領域の強度Iの変化を調べることにより、
位相シフタ、位相シフタの欠陥部又は遮光部等の判別を
行うことができる。
First, in FIG. 4A, the first light beam LA
Represents a change in intensity I at a portion where the second light beam LB has passed through the mask blank after passing through the phase shifter (a portion corresponding to the region 25 in FIG. 3B) by a curve IPS, and the first light beam LA passes through the defective portion of the phase shifter and passes through the second light beam LB.
Shows the change in the intensity I of the portion passing through the mask blank (the portion corresponding to the region 26 in FIG. 3B) by a curve ID, and the first light beam LA passes through the phase shifter or the mask blank and the first light beam LA passes through the mask blank. A curve ICR shows a change in the intensity I of a portion where the second light beam LB is in a light shielding portion such as chrome. By operating the optical wedge 15 in this way to change the optical path length difference φ continuously or stepwise, and by examining the change in the intensity I of each region,
It is possible to determine the phase shifter, a defective portion of the phase shifter, a light shielding portion, and the like.

【0024】同様に、被検マスク8に形成された位相シ
フタがマスクブランクに対して位相がπ/2変化する
(即ち、位相変化量がπ/2である)場合に、図1にお
いて光学楔15により、第1の光束LAと第2の光束L
Bとの光路長の差φを図4(b)の横軸に示すように次
第に増加させていくものとする。そして、図4(b)の
縦軸には互いに横ずれした第1の光束LAと第2の光束
LBとの干渉像の或る位置での強度Iをプロットする。
Similarly, when the phase shifter formed on the test mask 8 changes the phase by π / 2 with respect to the mask blank (ie, the phase change amount is π / 2), the optical wedge in FIG. 15, the first light beam LA and the second light beam L
The difference φ in the optical path length from B is gradually increased as shown on the horizontal axis in FIG. Then, the intensity I at a certain position of the interference image of the first light beam LA and the second light beam LB laterally displaced from each other is plotted on the vertical axis of FIG. 4B.

【0025】この図4(b)において、第1の光束LA
が位相シフタを通過して第2の光束LBがマスクブラン
クを通過している部分(図3(b)の領域25に相当す
る部分)の強度Iの変化を曲線IAで示し、第1の光束
LAがマスクブランクを通過して第2の光束LBが位相
シフタを通過している部分の強度Iの変化を曲線IBで
示し、第1の光束LA及び第2の光束LBが共にマスク
ブランクを通過した部分の強度Iの変化を曲線IGで示
す。このように光学楔15を操作して光路長の差φを連
続的又は段階的に変化させて、各領域の強度Iの変化を
調べることにより、位相シフタによる位相変化量を測定
することができる。
In FIG. 4B, the first light beam LA
Shows a change in intensity I at a portion where the second light beam LB has passed through the mask blank after passing through the phase shifter (a portion corresponding to the region 25 in FIG. 3B) by a curve IA, and the first light beam A curve IB indicates a change in intensity I at a portion where LA passes through the mask blank and the second light beam LB passes through the phase shifter, and both the first light beam LA and the second light beam LB pass through the mask blank. The change in the intensity I at the portion indicated by a curve is indicated by a curve IG. Thus, by operating the optical wedge 15 to continuously or stepwise change the optical path length difference φ and examining the change in the intensity I in each region, the amount of phase change by the phase shifter can be measured. .

【0026】なお、上述実施例では光学楔15を用いて
2つの光束の間の光路長差を変化させているが、その代
わりに例えばバビネ−ソレイユの補償板を用いても2つ
の光束の間の光路長差を変えることができる。この場合
には、図1の光学楔15及び光路長補償板16を取り除
いた状態で偏光ビームスプリッター面18とアナライザ
19との間にバビネ−ソレイユの補償板を配置する。ま
た、偏光ビームスプリッター面11及び18をビームス
プリッター面とし、アナライザー19を取り除いても原
理的にフォトマスク検査装置として機能させることがで
きるが、光量が半減するため上述の実施例の如く構成す
ることが好ましい。
Although the optical path length difference between the two light beams is changed by using the optical wedge 15 in the above-described embodiment, the light path between the two light beams may be changed by using, for example, a Babinet-Soleil compensator. The length difference can be changed. In this case, a Babinet-Soleil compensator is disposed between the polarizing beam splitter surface 18 and the analyzer 19 with the optical wedge 15 and the optical path length compensator 16 shown in FIG. Although the polarizing beam splitter surfaces 11 and 18 can be used as beam splitter surfaces and the analyzer 19 can be functioned in principle as a photomask inspection device even if the analyzer 19 is removed. Is preferred.

【0027】次に、図5及び図6を参照して本発明の他
の実施例につき説明する。図5において、図1に対応す
る部分には同一符号を付してその詳細説明を省略する。
図5は本実施例の要部の正面図であり、この図5におい
て、被検マスク8からの光は対物レンズ10により集束
されて主プリズム32の一端に入射する。この主プリズ
ム32は、対物レンズ10側から順に、図5の紙面に平
行な断面形状が3角形のプリズムと図の紙面に平行な
断面形状が平行4辺形のプリズムとを貼り合わせて構成
されており、その貼り合わせ面が対物レンズ10の光軸
に対して45°傾斜した偏光ビームスプリッター面31
となっている。主プリズム32に入射した光の内で、偏
光ビームスプリッター面31に対してP偏光の第1の光
束LAは、その偏光ビームスプリッター面31を透過し
た後、主プリズム32の他端の傾斜面32aで全反射し
て外部に射出される。また、主プリズム32に入射した
光の内で、その偏光ビームスプリッター面31に対して
S偏光の第2の光束LBは、その偏光ビームスプリッタ
ー面31で反射されて外部に射出される。
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 5, parts corresponding to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
FIG. 5 is a front view of a main part of the present embodiment. In FIG. 5, light from the test mask 8 is focused by the objective lens 10 and is incident on one end of the main prism 32. The main prism 32 is formed by laminating a prism having a triangular cross section parallel to the paper of FIG. 5 and a prism having a parallelogram parallel to the paper of FIG. 5 in order from the objective lens 10 side. The polarizing beam splitter surface 31 whose bonding surface is inclined at 45 ° with respect to the optical axis of the objective lens 10
It has become. Among the light incident on the main prism 32, the first light beam LA of the P-polarized light with respect to the polarization beam splitter surface 31 passes through the polarization beam splitter surface 31 and then the inclined surface 32 a at the other end of the main prism 32. And is emitted to the outside after being totally reflected. Also, of the light that has entered the main prism 32, the second light beam LB of S-polarized light with respect to the polarization beam splitter surface 31 is reflected by the polarization beam splitter surface 31 and emitted to the outside.

【0028】外部に射出された第1の光束LAは、平行
平面板34を透過した後、図1の紙面に平行な面内での
断面形状が台形型の副プリズム33の一端に入射し、第
2の光束LBはその副プリズム33の他端に入射する。
第1の光束LAは副プリズム33の一端側の傾斜面33
aで全反射された後に、副プリズム33の他端側の傾斜
面33bでも全反射されて外部に射出されて主プリズム
32の一端側に入射する。一方、第2の光束LBは第1
の光束LAと逆向きに同じ光路を経て副プリズム33の
一端側から射出された後、平行平面板34を透過して主
プリズム32の他端側に入射する。
The first light beam LA emitted to the outside passes through the plane parallel plate 34, and then enters one end of a sub-prism 33 having a trapezoidal cross section in a plane parallel to the plane of FIG. The second light beam LB is incident on the other end of the sub-prism 33.
The first light beam LA is provided on an inclined surface 33 on one end side of the sub-prism 33.
After being totally reflected at a, the inclined surface 33b at the other end of the sub-prism 33 is also totally reflected, emitted outside and enters one end of the main prism 32. On the other hand, the second light beam LB is the first light beam LB.
After exiting from one end of the sub-prism 33 through the same optical path in the opposite direction to the light beam LA, the light passes through the parallel flat plate 34 and enters the other end of the main prism 32.

【0029】主プリズム32の一端側に入射した第1の
光束LAは偏光ビームスプリッター面31に対してP偏
光であるため、そのまま偏光ビームスプリッター面31
を透過して外部に射出される。一方、主プリズム32の
他端側に入射した第2の光束LBはその他端側の傾斜面
32aで全反射されて偏光ビームスプリッター面31に
向かうが、第2の光束LBはS偏光であるためその偏光
ビームスプリッター面31で反射され、第2の光束LB
は第1の光束と合成されて外部に射出される。外部に射
出された2つの光束LA及びLBはアナライザ19で偏
光方向を揃えられてから光電変換素子20の受光面に入
射する。他の構成は図1と同様である。
Since the first light beam LA incident on one end side of the main prism 32 is P-polarized light with respect to the polarization beam splitter surface 31, the polarization beam splitter surface 31 is left as it is.
And is emitted outside. On the other hand, the second light beam LB incident on the other end side of the main prism 32 is totally reflected by the inclined surface 32a on the other end side and goes to the polarization beam splitter surface 31, but the second light beam LB is S-polarized light. The second light beam LB reflected by the polarization beam splitter surface 31
Are combined with the first light flux and emitted to the outside. The two light beams LA and LB emitted outside are incident on the light receiving surface of the photoelectric conversion element 20 after their polarization directions are aligned by the analyzer 19. Other configurations are the same as those in FIG.

【0030】図6は、図5の検査装置の平面図であり、
この図6に示すように、平行平面板34を図6の紙面に
垂直な状態で時計方向に角度θ(0<θ<π/2)だけ
傾ける。この場合、図6の紙面に平行で且つ平行平面板
34の外部における光束LA及びLBの光軸に垂直な方
向をY方向とすると、第1の光束LAは平行平面板34
を通過することにより、Y方向に角度θで定まる間隔δ
yだけ横ずれするのに対して、第2の光束LBは逆方向
に平行平面板34を通過することにより、Y方向に−δ
yだけ横ずれする。即ち、第1の光束LAと第2の光束
LBとはY方向で互いに逆方向に横ずれする。また、光
束LA及びLBは図6の紙面に垂直な方向には相対的に
横ずれしない。従って、図5の偏光ビームスプリッター
面31においては、第1の光束LAと第2の光束LBと
は図5の紙面に垂直な方向に相対的に横ずれした状態で
合成されて外部に射出される。
FIG. 6 is a plan view of the inspection apparatus of FIG.
As shown in FIG. 6, the parallel flat plate 34 is inclined clockwise by an angle θ (0 <θ <π / 2) in a state perpendicular to the paper surface of FIG. In this case, assuming that the direction parallel to the plane of FIG. 6 and perpendicular to the optical axes of the light beams LA and LB outside the parallel plane plate 34 is the Y direction, the first light beam LA is
, An interval δ determined by an angle θ in the Y direction
While the second light beam LB passes through the plane parallel plate 34 in the opposite direction, the second light beam LB shifts by −y in the Y direction, while shifting laterally by y.
Side shift by y. That is, the first light flux LA and the second light flux LB are laterally shifted in directions opposite to each other in the Y direction. Further, the light beams LA and LB do not relatively shift laterally in a direction perpendicular to the plane of FIG. Therefore, on the polarization beam splitter surface 31 in FIG. 5, the first light flux LA and the second light flux LB are combined in a state of being relatively laterally shifted in a direction perpendicular to the paper surface of FIG. .

【0031】従って、光電変換素子20の受光面には、
被検マスク8のパターンを横ずれさせて重ね合わせた状
態の干渉像が形成され、この干渉像より図1の場合と同
様にして被検マスク8のパターンの欠陥等を検出するこ
とができる。
Therefore, on the light receiving surface of the photoelectric conversion element 20,
An interference image is formed in a state where the pattern of the mask 8 to be inspected is laterally shifted and superimposed, and a defect or the like of the pattern of the mask 8 to be inspected can be detected from this interference image in the same manner as in FIG.

【0032】また、図5の例では、第1の光束LAと第
2の光束LBとの光路長差を変化させる機構は省略され
ているが、例えば図5において、アナライザ19及び光
電変換素子20の代わりに通常のビームスプリッターを
複数配置する。そして、このビームスプリッターで分岐
された複数の光束を所定の偏光の位相のみをそれぞれ異
った量変化させるような光学素子を通過させた後に、ア
ナライザで偏光方向を揃えることにより、両光束の光路
長差を変化させながら干渉像を観察することができる。
例えば、偏光ビームスプリッター面31を射出する各検
出光(LA,LB)を3つのビームスプリッターでそれ
ぞれ4つの光束に分割し、4分割された各光束にそれぞ
れ0,λ/4,λ/2,3λ/4の光路長差を与える光
学素子を配置すれば、4つの干渉像の各点の強度から各
点におけるマスクの位相差を求めることができる。
Further, in the example of FIG. 5, the mechanism for changing the optical path length difference between the first light beam LA and the second light beam LB is omitted. For example, in FIG. Instead, a plurality of normal beam splitters are arranged. After passing a plurality of light beams branched by the beam splitter through optical elements that change only a predetermined polarization phase by different amounts, the polarization directions are aligned by an analyzer, so that the light paths of the two light beams are changed. The interference image can be observed while changing the length difference.
For example, each detection light (LA, LB) emitted from the polarization beam splitter surface 31 is divided into four light beams by three beam splitters, and the four divided light beams are respectively 0, λ / 4, λ / 2, If an optical element giving an optical path length difference of 3λ / 4 is arranged, the phase difference of the mask at each point can be obtained from the intensity of each point of the four interference images.

【0033】なお、本発明は上述実施例に限定されず本
発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得るこ
とは勿論である。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, but can take various configurations without departing from the gist of the present invention.

【0034】[0034]

【発明の効果】本発明の第1のフォトマスク検査装置に
よれば、第1及び第2の傾角可変な光学部材を傾斜させ
ることにより、フォトマスクのパターンとこのパターン
を所望の量だけ横ずれさせたパターンとの干渉像を観察
することができる。従って、そのパターン中に位相部材
の欠陥部が含まれている場合には、その位相部材と基板
との屈折率が同じでも、横ずれ量を調整するだけでその
欠陥部を容易に且つ迅速に検出することができる。ま
た、第1及び第2の傾角可変な光学部材は逆方向に傾斜
するので、第1の光束と第2の光束との光路長の差はほ
とんど変化しない。従って、常にコントラストの高い干
渉像を観察することができる。また、照明光を偏光を利
用して2光束に分離して更に合成しているため、照明光
の利用効率が高い。 また、本発明の第3のフォトマスク
検査装置によれば、照明光の利用効率は低下する場合が
あり、干渉像のコントラストも低下する場合があるが、
位相部材(位相シフタ)と基板との屈折率差によらず位
相変化量の誤差が大きい部分を正確に検出することがで
き、且つ実際の露光波長とほぼ同じ波長において位相変
化量の誤差が大きい部分を簡易、且つ迅速に検出でき
る。
According to the first photomask inspection apparatus of the present invention, by tilting the first and second variable-angle optical members, the pattern of the photomask is shifted laterally by a desired amount. An interference image with the pattern can be observed. Therefore, when a defect of the phase member is included in the pattern, even if the refractive index of the phase member is the same as that of the substrate, the defect can be easily and quickly detected only by adjusting the amount of lateral displacement. can do. Further, since the first and second tiltable optical members are tilted in opposite directions, the difference in the optical path length between the first light beam and the second light beam hardly changes. Therefore, an interference image with high contrast can always be observed. Also, use polarized light for illumination light.
The light is separated into two luminous fluxes and further combined, so that the illumination light
Use efficiency is high. Also, a third photomask of the present invention
According to the inspection device, the utilization efficiency of illumination light may decrease
Yes, the contrast of the interference image may decrease,
Regardless of the refractive index difference between the phase member (phase shifter) and the substrate
It is possible to accurately detect parts with large phase change errors.
Phase change at the same wavelength as the actual exposure wavelength.
Simple and quick detection of parts with large errors
You.

【0035】また、第2のフォトマスク検査装置におい
ても、傾角可変な光学部材を所定量だけ傾斜させること
により、フォトマスクのパターン中に含まれている位相
部材の欠陥部を容易且つ迅速に検出することができる。
更に、分割された2個の光束が同一の光路長の光路を通
るので、光束の伝播部材の屈折率が温度変化により変化
しても、更には機械的な誤差又は振動が存在しても、2
個の光束の間に光路長差が生じないので、常にコントラ
ストの高い干渉像を観察できる利点がある。また、本発
明の第3のフォトマスク検査装置によれば本発明のフォ
トマスク検査方法をそのまま実施することができる。同
様に、本発明の第1、又は第2のフォトマスク検査装置
によれば、分割された2個の光束の光路長はほぼ等しく
設定されているが、実質的に本発明のフォトマスク検査
方法を実施できる。
Also, in the second photomask inspection apparatus, a defective portion of the phase member included in the pattern of the photomask can be easily and quickly detected by tilting the optical member having a variable tilt angle by a predetermined amount. can do.
Furthermore, since the two split light beams pass through the optical path having the same optical path length, even if the refractive index of the light beam propagation member changes due to temperature change, or even if there is a mechanical error or vibration, 2
Since there is no difference in optical path length between the light beams, there is an advantage that an interference image with high contrast can always be observed. In addition,
According to the third photomask inspection apparatus of the present invention,
The mask inspection method can be performed as it is. same
As described above, the first or second photomask inspection apparatus of the present invention
According to the above, the optical path lengths of the two split light beams are almost equal.
Set, but substantially the photomask inspection of the present invention
The method can be implemented.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明によるフォトマスク検査装置の一実施例
を示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing one embodiment of a photomask inspection apparatus according to the present invention.

【図2】図1の検査装置の干渉計の部分を示す構成図で
ある。
FIG. 2 is a configuration diagram showing a part of an interferometer of the inspection apparatus of FIG.

【図3】(a)は位相部材が形成された被検マスクを示
す断面図、(b)はその被検マスクを通過した第1の光
束の波面を示す線図、(c)はその被検マスクを通過し
た第2の光束の波面を示す線図、(d)は第1の光束と
第2の光束との干渉像の強度分布を示す波形図である。
3A is a cross-sectional view illustrating a test mask on which a phase member is formed, FIG. 3B is a diagram illustrating a wavefront of a first light beam that has passed through the test mask, and FIG. FIG. 9 is a diagram illustrating a wavefront of a second light beam that has passed through the detection mask, and FIG. 10D is a waveform diagram illustrating an intensity distribution of an interference image between the first light beam and the second light beam.

【図4】(a)は光路長差φを変化させた場合の干渉像
の強度Iの変化の一例を示す線図、(b)は光路長差φ
を変化させた場合の干渉像の強度Iの変化の他の例を示
す線図である。
4A is a diagram illustrating an example of a change in the intensity I of an interference image when the optical path length difference φ is changed, and FIG. 4B is a diagram illustrating an optical path length difference φ;
FIG. 10 is a diagram showing another example of a change in the intensity I of the interference image when the value is changed.

【図5】本発明の他の実施例の要部の構成を示す正面図
である。
FIG. 5 is a front view showing a configuration of a main part of another embodiment of the present invention.

【図6】図5の平行平面板34の作用の説明に供する平
面図である。
FIG. 6 is a plan view for explaining the operation of the plane-parallel plate of FIG. 5;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

7 コンデンサレンズ 8 被検マスク 10 対物レンズ 11 偏ビームスプリッター面 12 第1のプリズム 13 第1の平行平面板 14 第2の平行平面板 15 光学楔 16 光路長補償板 17 第2のプリズム 18 偏ビームスプリッター面 19 アナライザ 20 光電変換素子 31 偏ビームスプリッター面 32 主プリズム 33 副プリズム 34 平行平面板7 condenser lens 8 test mask 10 objective lens 11 polarization beam splitter surface 12 first prism 13 first parallel flat plate 14 and the second parallel flat plate 15 wedge 16 optical path length compensating plate 17 and the second prism 18 polarized The light beam splitter surface 19 analyzer 20 photoelectric conversion element 31 polarization beam splitter surface 32 main prism 33 secondary prism 34 parallel plate

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−181805(JP,A) 特開 平1−128538(JP,A) 特開 平3−270213(JP,A) 特開 平4−127150(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03F 1/08 - 1/16 H01L 21/027 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-3-181805 (JP, A) JP-A-1-128538 (JP, A) JP-A-3-270213 (JP, A) JP-A-4- 127150 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G03F 1/08-1/16 H01L 21/027

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 検査対象のフォトマスクを照明する照明
光学系と、 前記フォトマスクからの光を偏光状態に応じて第1の光
束と第2の光束とに分離する光束分離手段と、 該分離された第1の光束の光路長と前記分離された第2
の光束の光路長とがほぼ等しくなる位置に配置され、前
記第1の光束と前記第2の光束とを合成する光束合成手
段と、 該合成後の光束の強度分布を観察する観察手段と、 前記第1の光束の光路中に配置され前記第1の光束を一
方向に横ずれさせる第1の傾角可変な光学部材と、 前記第2の光束の光路中に配置され前記第2の光束を前
記一方向と逆方向に横ずれさせる第2の傾角可変な光学
部材とを有することを特徴とするフォトマスク検査装
置。
An illumination optical system that illuminates a photomask to be inspected; a light beam separation unit that separates light from the photomask into a first light beam and a second light beam according to a polarization state; The optical path length of the separated first light beam and the separated second light beam
A light beam combining unit that is arranged at a position where the optical path lengths of the light beams are substantially equal to each other and combines the first light beam and the second light beam; and an observation unit that observes the intensity distribution of the combined light beam; A first tiltable optical member that is arranged in the optical path of the first light beam and shifts the first light beam in one direction; and the second light beam that is arranged in the optical path of the second light beam. A second tiltable optical member that shifts laterally in a direction opposite to the one direction.
【請求項2】 検査対象のフォトマスクを照明する照明
光学系と、 前記フォトマスクからの光を偏光状態に応じて第1の光
束と第2の光束とに分離する光束分離手段と、 該分離後の第1の光束を偏光させて第1の閉じた光路を
経て前記光束分離手段に導くと共に、前記分離後の第2
の光束を偏光させて前記第1の閉じた光路と合致する第
2の閉じた光路を経て前記光束分離手段に導く光束偏光
手段と、 該光束偏光手段により偏光された前記第1の光束と前記
第2の光束とを前記光束分離手段を介して合成してなる
光の強度分布を観察する観察手段と、 前記第1及び第2の閉じた光路内に配置され、前記第1
の閉じた光路と前記第2の閉じた光路との横ずれを生ぜ
しめる傾角可変な光学部材とを有することを特徴とする
フォトマスク検査装置。
2. An illumination optical system for illuminating a photomask to be inspected, a light beam separating means for separating light from the photomask into a first light beam and a second light beam in accordance with a polarization state; The polarized first light beam is guided to the light beam separating means via a first closed optical path, and the second light beam after the separation is polarized.
A light beam polarizing unit that polarizes the light beam and guides the light beam to the light beam separating unit via a second closed light path that matches the first closed light path; and the first light beam polarized by the light beam polarizing unit and the light beam. An observation unit for observing an intensity distribution of light obtained by combining a second light beam through the light beam separation unit; and an observation unit arranged in the first and second closed optical paths,
A photomask inspection apparatus, comprising: an optical member having a variable tilt angle that causes a lateral shift between the closed optical path and the second closed optical path.
【請求項3】 狭い波長幅の照明光を発する光源と、 位相シフタ部と光透過部とを含むフォトマスクを支持す
るためのマスクステージと、 前記フォトマスクを透過した前記照明光を第1光路を通
過する第1光束と第2光路を通過する第2光束とに分岐
するための光束分離手段と、 前記第1光束と前記第2光束とを重ね合わせて干渉光を
作るための光束合成手段と、 前記合成後の光束を光電変換する光電変換素子とを備
え、 前記光束分離手段と前記光束合成手段との間には、 前記第1光路の長さと前記第2光路の長さとの相対的な
関係を調整するための手段と、 前記光電変換素子上で、前記第1光束と前記第2光束と
を横ずれさせるための手段とが配置されることを特徴と
するフォトマスク検査装置。
3. A light source that emits illumination light having a narrow wavelength width, a mask stage for supporting a photomask including a phase shifter and a light transmitting unit, and a first optical path that transmits the illumination light transmitted through the photomask. Beam splitting means for splitting a first light beam passing through the first light beam and a second light beam passing through the second light path; and a light beam combining means for overlapping the first light beam and the second light beam to generate interference light And a photoelectric conversion element for photoelectrically converting the combined light beam, wherein a relative distance between the length of the first light path and the length of the second light path is between the light beam separating means and the light beam combining means. A photomask inspection apparatus, comprising: means for adjusting the relationship; and means for laterally displacing the first light flux and the second light flux on the photoelectric conversion element.
【請求項4】 位相シフタ部と光透過部とを含むフォト
マスクの検査方法において、 前記フォトマスクを狭い波長幅の照明光で照明し、 前記フォトマスクを通過した前記照明光を、第1光路を
通過する第1光束と第2光路を通過する第2光束とに分
岐させ、 前記第1光束と前記第2光束とを重ね合わせて干渉光を
形成し、 光電変換素子によって前記干渉光を光電変換して得られ
る信号に基づいて前記フォトマスクの検査を行うに際し
て、 前記第1光路の長さと前記第2光路の長さとは相対的に
調整可能であり、かつ前記光電変換素子上で前記第1光
束と前記第2光束との横ずれ量が調整可能であることを
特徴とするフォトマスク検査方法。
4. A method of inspecting a photomask including a phase shifter portion and a light transmission portion, and illuminating the photomask with illumination light of a narrow wavelength width, the illumination light passing through the photomask, the first optical path A first light beam passing through the first light beam and a second light beam passing through the second light path. The first light beam and the second light beam are superimposed to form interference light, and the interference light is photoelectrically converted by a photoelectric conversion element. When inspecting the photomask based on the signal obtained by the conversion, the length of the first optical path and the length of the second optical path can be relatively adjusted, and the length of the first optical path and the length of the second optical path can be adjusted on the photoelectric conversion element. A method for inspecting a photomask, wherein an amount of lateral shift between one light beam and the second light beam is adjustable.
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