JP3139020B2 - Photomask inspection apparatus and photomask inspection method - Google Patents

Photomask inspection apparatus and photomask inspection method

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JP3139020B2
JP3139020B2 JP41519190A JP41519190A JP3139020B2 JP 3139020 B2 JP3139020 B2 JP 3139020B2 JP 41519190 A JP41519190 A JP 41519190A JP 41519190 A JP41519190 A JP 41519190A JP 3139020 B2 JP3139020 B2 JP 3139020B2
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  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
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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、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、詳しくは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を計測する技術に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an inspection apparatus for a photomask used as an original when transferring a circuit pattern of a semiconductor or the like. More specifically, a phase member for changing the phase of transmitted light is added to a specific portion. The present invention relates to a technique for measuring a phase change amount 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。
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 Cr is formed on a glass substrate. .

【0003】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・干渉現象
のために投影像の十分なコントラストを得ることができ
ないという問題があり、近年、フォトマスク裸面部の特
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
化フォトマスクが種々提案されている。例えば特公昭6
2−50811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。
However, a photomask having such a structure has a problem that when a circuit pattern is miniaturized, a sufficient contrast of a projected image cannot be obtained due to light diffraction and interference phenomena. Various phase-change photomasks have been proposed in which a phase member is added to a specific portion of a bare surface portion to partially change the phase of transmitted light to increase image contrast. For example, Tokiko Sho 6
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-50811 discloses a technique relating to a spatial frequency modulation type photomask.

【0004】か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が、従来は、薄膜表面と基板・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。
In such a phase change photomask, since it is important to accurately control the phase, it is necessary to inspect the amount of phase change by a phase member in addition to the presence or absence of a defect in a light shielding pattern. Has determined the amount of phase change 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 interface between the substrate and the thin film.

【0005】つまり、位相部材(主にSiO2 膜等から
なる)による位相変化量φの測定は、位相部材の厚さt
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、数式(1) として計算していた。
That is, the measurement of the amount of phase change φ by the phase member (mainly made of a SiO 2 film or the like) is performed by measuring the thickness t of the phase member.
And the refractive index n of the phase member at the exposure wavelength λ when the photomask is used in the actual lithography process, and calculated as Equation (1).

【0006】φ= 2π・(n-1)t/λ …(1) Φ = 2π · (n-1) t / λ (1)

【0007】[0007]

【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・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 inspection of the phase change photomask measures the film thickness and refractive index using reflection at the interface between the substrate and the thin film as described above. Is very difficult to measure, 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.

【0008】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ー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, with the miniaturization of semiconductor circuit patterns, light sources in photolithography have become shorter in wavelength, 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.

【0009】また、位相シフトフオトマスクにおける位
相部材は、前記数式1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,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合、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はばらつき
がでてしまう。
The phase member in the phase shift photomask controls the refractive index n and the thickness d of the phase member so that the phase change φ expressed by the above formula 1 becomes π. The refractive index n changes slightly depending on the conditions for forming the phase member (for example, when forming the phase member, conditions such as temperature, pressure, composition, etc.). There is variation in

【0010】例えば、露光波長をλ=365nm,位相部材の
屈折率n=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以内であること求めら
れるが、この誤差範囲内に膜厚を制御することはたいへ
ん困難である。このため、位相変化量φの誤差(即ち、
φがπからどれ程ずれているか)を効率良く測定するこ
とが切望されている。
For example, assuming that the exposure wavelength is λ = 365 nm and the refractive index of the phase member is n = 1.5, and the error of the phase change is allowed up to 10 °, the error of the thickness d is required to be within ± 20 nm. It is very difficult to control the film thickness within this error range. For this reason, the error of the phase change amount φ (ie,
It is desired to efficiently measure how much φ deviates from π).

【0011】しかし、従来のように、位相部材の膜厚と
屈折率から位相変化量を求める場合、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
つど計測する必要があり、計測に長時間を必要としてい
た。
However, when the amount of phase change is determined from the thickness and the refractive index of the phase member as in the prior art, the thickness d of the phase member is determined.
In addition, it is necessary to measure the refractive index n, which changes depending on the film forming conditions, each time, and the measurement requires a long time.

【0012】この発明は、かかる点に鑑みてなされたも
のであり、位相部材と基板の屈折率差によらず位相変化
量の正確な計測が可能であり、かつ露光波長における正
確な位相変化量を簡易かつ高速に求めることのできる位
相シフトフォトマスク用の検査装置を提供することを目
的とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and enables accurate measurement of a phase change amount irrespective of a refractive index difference between a phase member and a substrate, and an accurate phase change amount at an exposure wavelength. It is an object of the present invention to provide an inspection apparatus for a phase shift photomask, which can easily and quickly obtain a value.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明のフォトマスク検
査装置は、所定波長の光ビームに対してほぼ透明な(又
は光ビームを反射する)基板に幾何学的な原画パターン
を有し、該原画パターンが形成された領域の少なくとも
一部に上述の基板を透過(又は反射)する光ビームの位
相を変化させる領域を備えたフォトマスクを検査対象と
し、上記の課題を達成するために、フォトマスクの被検
査パターンに単色光又は準単色光を照射する照射光学系
と、その照射によって被検査パターンのフーリエ変換面
に生ずる光の強度分布を光電検出する検出手段とを備え
たものである。
SUMMARY OF THE INVENTION A photomask inspection apparatus according to the present invention has a geometric original pattern on a substrate which is substantially transparent (or reflects a light beam) to a light beam having a predetermined wavelength. In order to achieve the above-described object, a photomask including, at least in a part of a region where an original pattern is formed, a region that changes the phase of a light beam transmitted (or reflected) through the substrate is used as an inspection target. An irradiation optical system for irradiating a monochromatic light or a quasi-monochromatic light to a pattern to be inspected on a mask, and a detecting means for photoelectrically detecting an intensity distribution of light generated on a Fourier transform surface of the pattern to be inspected by the irradiation.

【0014】本発明における検出手段は、具体的にはフ
ーリエ変換面に生ずる光の強度分布を検出する光電変換
器と、該光電変換器から出力される検出信号に基づい
て、位相を変化させる領域の位相変化量を算出する演算
回路とを備え、照射光学系は、光源から射出された光ビ
ームの発散角を調整する第1開口絞りと、フォトマスク
の照射領域を調整する第2開口絞りを備えることが好ま
しい。
Specifically, the detecting means in the present invention comprises a photoelectric converter for detecting the intensity distribution of light generated on the Fourier transform surface, and a region for changing the phase based on a detection signal output from the photoelectric converter. The irradiation optical system includes a first aperture stop for adjusting the divergence angle of the light beam emitted from the light source, and a second aperture stop for adjusting the irradiation area of the photomask. Preferably, it is provided.

【0015】[0015]

【作用】本発明における位相変化量の測定原理につい
て、図5を参照して説明する。垂直照射される光ビーム
の照射領域内に、幅2aの2開口(後述する実施例にお
ける被検査パターンの透明部Aと位相部材付加部Bに対
応する)が隣接してならび、1方の開口(位相部材付加
部B)の透過光の位相は、他方の開口(透明部A)の透
過光に対して(π+θ)だけ変化するものとする。ここ
に、θは位相変化量の誤差である。このとき、2開口を
透過した光ビームによるフーリエ変換像(回折像)の強
度分布は数式(2) と表わせる。
The principle of measuring the amount of phase change in the present invention will be described with reference to FIG. Two openings 2a (corresponding to the transparent portion A and the phase member addition portion B of the pattern to be inspected in the embodiment described later) are adjacent to each other in the irradiation area of the vertically irradiated light beam, and one opening It is assumed that the phase of the transmitted light of the (phase member adding portion B) changes by (π + θ) with respect to the transmitted light of the other opening (transparent portion A). Here, θ is an error in the amount of phase change. At this time, the intensity distribution of the Fourier transform image (diffraction image) by the light beam transmitted through the two apertures can be expressed by Expression (2).

【0016】[0016]

【数1】 (Equation 1)

【0017】ここにuはフーリエ変換面の空間周波数座
標である。数式(2)の(2a・sin(2π・a・u) /2 π・a・u)
の部分は、幅2aの2つの開口のフーリエ変換像を表わ
し、u=±1/2a,±1/a,±3/2a, ……で極小点をもつ s
inc関数である。
Here, u is the spatial frequency coordinate of the Fourier transform plane. Equation (2) (2a · sin (2π · a · u) / 2π · a · u)
Represents a Fourier transform image of two apertures having a width 2a, and has a minimum point at u = ± 1 / 2a, ± 1 / a, ± 3 / 2a,.
This is an inc function.

【0018】数式(2) の( exp (2πaiu)+exp ((π
+θ)i )・exp (-2πaiu) )の部分(以下Qと表示す
る)は、θ=0のときは(位相変化量の誤差のない場
合)、sin(2 πau) となる項で、極小点をu=0,±1/
2a, ±1/a,±3/2a, ……にもっている。
In the equation (2), (exp (2πaiu) + exp ((π
+ Θ) i) · exp (-2πaiu)) (hereinafter referred to as Q) is a term that becomes sin (2 πau) when θ = 0 (when there is no error in the amount of phase change). Let u = 0, ± 1 /
2a, ± 1 / a, ± 3 / 2a, ...

【0019】θ=0の場合のフーリエ変換像の強度分布
は、図5において実線で表わされ、原点と極小点位置
(図5の場合零点位置)が合致しており、原点の両側に
現われるピークの強度は等しくなっている。
The intensity distribution of the Fourier transform image when θ = 0 is represented by a solid line in FIG. 5, and the origin and the minimum point position (the zero point position in FIG. 5) coincide, and appear on both sides of the origin. The peak intensities are equal.

【0020】一方、θ≠0のときは(位相変化量の誤差
がある場合)、数式(2) のQの部分は数式(3) となり、
極小点はu=θ/4πa,( ±π+ θ/2)(1/ 2πa),(±2 π
+θ/2)(1/2 πa)……となる。θ≠0ときのフーリエ変
換像の強度分布は、図5で点線で表わされ、極小点位置
が空間周波数座標の原点u0 からu1 だけずれることに
なり、極小点をはさむ2つのピークのうち一方のピーク
の強度が低下する。
On the other hand, when θ ≠ 0 (when there is an error in the amount of phase change), the Q portion of equation (2) becomes equation (3),
The minimum point is u = θ / 4πa, (± π + θ / 2) (1 / 2πa), (± 2πa
+ θ / 2) (1 / 2πa). The intensity distribution of the Fourier transform image when θ ≠ 0 is represented by a dotted line in FIG. 5, and the minimum point position is shifted from the origin u 0 of the spatial frequency coordinate by u 1 , and the two peaks sandwiching the minimum point The intensity of one of the peaks decreases.

【0021】 Q=exp ( θi/2)・2i・ sin (2πau- θ/2) …(3)Q = exp (θi / 2) · 2i · sin (2πau−θ / 2) (3)

【0022】ここで、θ≠0の場合に、空間周波数座標
の原点u0 に最も近い極小点の座標u1 に着目すると、
1 =θ/4πa であり、u1 は位相変化量誤差θに比例
している。すなわち、原点u0 に最も近い極小点の座標
1 を求めることで位相変化量誤差が定量的に求められ
る。なお、基準となる原点u0 の決め方については後述
の実施例の中で具体的に説明する。
Here, when θ ≠ 0, focusing on the coordinates u 1 of the minimum point closest to the origin u 0 of the spatial frequency coordinates,
u 1 = θ / 4πa, and u 1 is proportional to the phase change amount error θ. That is, the phase variation error is determined quantitatively by obtaining the coordinates u 1 nearest local minimum point to the origin u 0. Note that specifically described in the examples below for how to determine the origin u 0 as a reference.

【0023】ここで、フーリエ変換像は、光ビームで照
射される2開口が光軸からずれていても変化しない。従
って、本発明では、検査対象である2開口(被検査パタ
ーン)を光軸に対して厳密に位置合わせする必要がな
く、装置化する場合に非常に有利である。
Here, the Fourier transform image does not change even if the two apertures irradiated with the light beam are shifted from the optical axis. Therefore, in the present invention, it is not necessary to strictly align the two openings (patterns to be inspected) to be inspected with respect to the optical axis, which is very advantageous when the device is implemented.

【0024】また、2つの開口の光ビームの透過率に差
がある場合(即ち、1方の開口に付加される位相部材の
透過率が100%でない場合) 、フーリエ変換像の極小点の
強度は位相部材での光の吸収の程度に応じて高くなるが
(位相部材部材の透過率が100%であれば極小点は零点と
なる)、極小点の空間周波数座標位置は変化しない。従
って、本発明では位相部材で光ビームの吸収がある場合
でも正確に位相変化量を測定できる。
When there is a difference between the transmittances of the light beams of the two openings (ie, when the transmittance of the phase member added to one opening is not 100%), the intensity of the minimum point of the Fourier transform image is obtained. Is higher in accordance with the degree of light absorption by the phase member (the minimum point becomes zero if the transmittance of the phase member is 100%), but the spatial frequency coordinate position of the minimum point does not change. Therefore, according to the present invention, even when the light beam is absorbed by the phase member, the amount of phase change can be accurately measured.

【0025】また、前述したように、θ≠0のときは
(位相変化量の誤差がある場合)、フーリエ変換像の極
小点が原点からずれるとともに、極小点をはさむ2つの
ピークのうち一方のピークの高さが低下するので、フー
リエ変換像のピーク高さを測定することで、簡単に位相
変化量の誤差の有無を調べることができる。
As described above, when θ ≠ 0 (when there is an error in the amount of phase change), the minimum point of the Fourier transform image deviates from the origin, and one of two peaks sandwiching the minimum point. Since the height of the peak decreases, the presence or absence of an error in the amount of phase change can be easily checked by measuring the peak height of the Fourier transform image.

【0026】[0026]

【実施例】図1は本発明実施例によるフォトマスク検査
装置の構成図である。図において、光源1は、検査対象
であるフォトマスク8が実際に使用される露光装置の光
源と同じ光源であり、本実施例では水銀ランプが用いら
れている。露光装置の光源にレーザ(例えばKrFエキ
シマレーザ)が用いられている場合は、それにあわせて
レーザが光源として用いられる。
FIG. 1 is a block diagram of a photomask inspection apparatus according to an embodiment of the present invention. In the figure, a light source 1 is the same as a light source of an exposure apparatus in which a photomask 8 to be inspected is actually used. In this embodiment, a mercury lamp is used. When a laser (for example, a KrF excimer laser) is used as the light source of the exposure apparatus, the laser is used as the light source accordingly.

【0027】なお、測定のための波長が露光波長とほぼ
等しいことが望ましく、その理由は、位相部材には分散
があり、露光波長と異なる波長では位相部材の屈折率が
異なるためである。
It is desirable that the wavelength for the measurement is substantially equal to the exposure wavelength, because the phase member has dispersion and the refractive index of the phase member is different at a wavelength different from the exposure wavelength.

【0028】光源1を発した光ビームは、楕円ミラー2
で集光され、ミラー3で折り曲げられる。そして、リレ
ーレンズ4により光源像6が開口絞り(ピンホール板あ
るいはスリット板)5に結像される。楕円ミラー2とミ
ラー3の少なくとも一方は、ダイクロイックミラーで構
成されており、光ビームは露光波長と同じ波長の単色光
となる。ダイクロイックミラーを用いない場合は、例え
ばリレーレンズ4と開口絞り5の間に別途波長選択素子
(干渉フィルター等)を設ける。
The light beam emitted from the light source 1 is reflected by an elliptical mirror 2
And is bent by the mirror 3. Then, the light source image 6 is formed on the aperture stop (pinhole plate or slit plate) 5 by the relay lens 4. At least one of the elliptical mirror 2 and the mirror 3 is constituted by a dichroic mirror, and the light beam becomes monochromatic light having the same wavelength as the exposure wavelength. When a dichroic mirror is not used, a wavelength selection element (interference filter or the like) is separately provided between the relay lens 4 and the aperture stop 5, for example.

【0029】開口絞り5は、光源1からの光ビームの空
間的コヒーレンスを上げ、検出すべきフーリエ変換像の
コントラストを上げるものである。開口絞り5としてス
リット板を用いる場合、スリットの長手方向は被検査パ
ターン(後述)の透明部と位相部材付加部の境界線の方
向に一致させる。
The aperture stop 5 increases the spatial coherence of the light beam from the light source 1 and increases the contrast of the Fourier transform image to be detected. When a slit plate is used as the aperture stop 5, the longitudinal direction of the slit is made to coincide with the direction of the boundary between the transparent portion and the phase member addition portion of the pattern to be inspected (described later).

【0030】開口絞り5から射出された光ビームは、レ
ンズ7によって平行光束となり、更に可変開口絞り11
によって所定の大きさのビーム径に絞られる。可変開口
絞り11からの光ビームは、光軸と直交する面内で駆動
手段16によって2次元移動されるステージRSに保持
された(ステージRSの動作については後述)フォトマ
スク8の被検査パターンを均一に照明する。
The light beam emitted from the aperture stop 5 is converted into a parallel light beam by the lens 7,
With this, the beam diameter is reduced to a predetermined size. The light beam from the variable aperture stop 11 is held on a stage RS that is two-dimensionally moved by a driving unit 16 in a plane orthogonal to the optical axis (the operation of the stage RS will be described later). Illuminate evenly.

【0031】レンズ7は、開口絞り5からレンズ7まで
の距離、及びレンズ7からフォトマスク8までの距離が
レンズ7の焦点距離にほぼ等しくなるような位置に配置
されている。
The lens 7 is arranged at a position such that the distance from the aperture stop 5 to the lens 7 and the distance from the lens 7 to the photomask 8 are substantially equal to the focal length of the lens 7.

【0032】フォトマスク8を透過した光ビームはフー
リエ変換レンズ9に入射し、このレンズ9によって、フ
ーリエ変換像FPが形成される。フォトマスク8からフ
ーリエ変換レンズ9までの距離はフーリエ変換レンズの
焦点距離fとほぼ等しくなっており、フーリエ変換レン
ズ9の後側焦点位置には光電変換器10が配置されてい
る。光電変換器10としてはリニアアレイセンサー等を
用いることかでき、少なくとも1次元の光センサーであ
れば良く、走査型スリットを備えたフォトディテクター
でも良い。
The light beam transmitted through the photomask 8 is incident on a Fourier transform lens 9, which forms a Fourier transform image FP. The distance from the photomask 8 to the Fourier transform lens 9 is substantially equal to the focal length f of the Fourier transform lens, and a photoelectric converter 10 is disposed at the rear focal position of the Fourier transform lens 9. A linear array sensor or the like can be used as the photoelectric converter 10, and it is sufficient that the photoelectric converter 10 be at least a one-dimensional optical sensor, and a photodetector having a scanning slit may be used.

【0033】なお、フーリエ変換レンズ9は必ずしも必
要なものではなく、被検査パターンの2開口の幅に対し
て、フオトマスク8から光電変換器10までの距離が十
分大きい場合は、フーリエ変換レンズ9がなくとも光電
変換器10の受光面上にフーリエ変換像FP(ファーフ
ィールド像)が形成される。
The Fourier transform lens 9 is not always necessary. If the distance from the photomask 8 to the photoelectric converter 10 is sufficiently large with respect to the width of the two openings of the pattern to be inspected, the Fourier transform lens 9 is required. At least, a Fourier transform image FP (far-field image) is formed on the light receiving surface of the photoelectric converter 10.

【0034】光電変換器10からのフーリエ変換像FP
の検出信号は、信号処理回路12に送られ、ここでi−
V変換、A/D変換を含む処理が行なわれる。マイクロ
コンピュータ等の演算手段13は、予め記憶されている
データと信号処理回路12からの信号に基づいて、フー
リエ変換像FPの極小点の空間周波数座標を求め、被検
査パターンに設けられた位相部材による位相変化量を算
出する。算出された位相変化量は表示器14に表示され
る。
The Fourier transform image FP from the photoelectric converter 10
Is sent to the signal processing circuit 12, where i-
Processing including V conversion and A / D conversion is performed. The calculating means 13 such as a microcomputer obtains the spatial frequency coordinates of the minimum point of the Fourier transform image FP based on the data stored in advance and the signal from the signal processing circuit 12, and calculates the phase member provided on the pattern to be inspected. Is calculated. The calculated phase change amount is displayed on the display 14.

【0035】ここで、図4は、フォトマスク8の例を示
す平面図であり、回路パターンRPの他に、同一製造工
程で形成されたテストパターンTP(被検査パターン)
が設けられている。テストパターンTPは回路パターン
RPとともに、クロム等の遮光体LSで囲まれた領域P
A(ここでは特にストリートライン相当領域)内に形成
されている。
Here, FIG. 4 is a plan view showing an example of the photomask 8, and in addition to the circuit pattern RP, a test pattern TP (pattern to be inspected) formed in the same manufacturing process.
Is provided. The test pattern TP is, together with the circuit pattern RP, an area P surrounded by a light-shielding body LS such as chrome.
A (here, in particular, an area corresponding to a street line).

【0036】図2(a) ,(b) 及び図3(a) ,(b)は本実
施例におけるテストパターンTPの例を示した平面図及
び断面図である。図2において、透明基板8aには、テ
ストパターンTPに相当する領域の周囲を囲むようにク
ロム等からなる遮光部8bが形成されている。遮光部8
bで囲まれた領域は2分割され、一方は透明部A(透明
基板8a裸面部)、他方は位相部材22が付加された位
相部材付加部Bとなっている。本実施例では、透明部A
と位相部材付加部Bの面積比はほぼ1:1となってい
る。
FIGS. 2 (a) and 2 (b) and FIGS. 3 (a) and 3 (b) are a plan view and a sectional view showing an example of the test pattern TP in this embodiment. 2, a light-shielding portion 8b made of chrome or the like is formed on a transparent substrate 8a so as to surround a region corresponding to the test pattern TP. Light shielding part 8
The area surrounded by b is divided into two, one of which is a transparent part A (transparent substrate 8a bare surface part) and the other is a phase member addition part B to which the phase member 22 is added. In this embodiment, the transparent portion A
And the area ratio of the phase member addition portion B is approximately 1: 1.

【0037】また、図3の例では、図2のテストパター
ンの構成に加えて透明部Aと位相部材付加部Bの境界に
遮光部8bが設けられている。このようにすると、フー
リエ変換像の暗線(強度分布の極小点に対応)が明確と
なり、検出精度が向上する。
In the example of FIG. 3, in addition to the configuration of the test pattern of FIG. 2, a light shielding portion 8b is provided at the boundary between the transparent portion A and the phase member adding portion B. By doing so, the dark line (corresponding to the minimum point of the intensity distribution) of the Fourier transform image becomes clear, and the detection accuracy is improved.

【0038】ここで、本発明で好適な被検査パターン
は、上記の如く透明部Aと位相付加部Bとの面積比が
1:1である必要はなく、少なくとも2つの開口部A,
Bはその配列方向(図2,図3でX方向)に関する幅が
ほぼ等しければ良い。これは、面積比(即ち、図2,図
3におけるY方向の長さが異なっていても、そのフーリ
エ変換像はの極小点(後述)は変化せず、その極大点で
の強度値(ピーク値)が、変化するだけであるためであ
る。なお、2つの開口部A,Bの形状、大きさは上記の
条件を満足すれば任意で良いが、矩形であることが望ま
しい。
Here, in the pattern to be inspected suitable in the present invention, the area ratio between the transparent portion A and the phase adding portion B does not need to be 1: 1 as described above, and at least two opening portions A,
B only needs to have substantially the same width in the arrangement direction (X direction in FIGS. 2 and 3). This is because even if the lengths in the Y direction in FIGS. 2 and 3 are different, the minimum point (described later) of the Fourier transform image does not change, and the intensity value (peak value) at the maximum point does not change. However, the shape and size of the two openings A and B are not limited as long as the above conditions are satisfied, but are preferably rectangular.

【0039】次に、本実施例の装置を用いて位相変化量
を測定する際の動作を説明する。検査対象であるフォト
マスク8をステージRSに保持させた後、測定に先立っ
て、フォトマスク8の透明部だけの領域あるいは位相部
材付加部だけの領域に光ビームが照射されるようにステ
ージRSを2次元移動させ、光ビームに位相差がない場
合のフーリエ変換像を光電変換器10で検出する。この
際、可変開口絞り11を駆動してフォトマスク8上での
照明領域を、透明部Aもしくは位相部材付加部Bとほぼ
同一の形状、大きさに設定しておくことが望ましい。
Next, the operation of measuring the amount of phase change using the apparatus of this embodiment will be described. After the photomask 8 to be inspected is held on the stage RS, before the measurement, the stage RS is moved so that the light beam is applied to the region of the photomask 8 where only the transparent portion or only the phase member is added. The optical beam is moved two-dimensionally, and a Fourier transform image when the light beam has no phase difference is detected by the photoelectric converter 10. At this time, it is desirable that the variable aperture stop 11 is driven to set the illumination area on the photomask 8 to have substantially the same shape and size as the transparent section A or the phase member addition section B.

【0040】光ビームに位相差がない場合のフーリエ変
換像は、空間周波数座標の原点u0 に対応する位置にピ
ークをもつので、このピーク位置を検出することで、空
間周波数座標の原点u0 を決定できる。ピーク位置の検
出は、所定の強度で波形をスライスして中間点をとるこ
とで容易に行なうことができる。検出したピーク位置
(空間周波数座標の原点位置)は、基準位置として、演
算手段13に記憶しておく。
The Fourier transform image when the light beam has no phase difference has a peak at a position corresponding to the origin u 0 of the spatial frequency coordinate. By detecting this peak position, the origin u 0 of the spatial frequency coordinate is detected. Can be determined. The peak position can be easily detected by slicing the waveform at a predetermined intensity and taking an intermediate point. The detected peak position (the origin position of the spatial frequency coordinate) is stored in the calculating means 13 as a reference position.

【0041】なお、このようにして基準位置を決定する
際に、フォトマスク8の代わりに、位相部材のない透明
基板あるいは全面に位相部材が形成された別の基板を用
いるようにしても良い。
When the reference position is determined in this manner, a transparent substrate without a phase member or another substrate having a phase member formed on the entire surface may be used instead of the photomask 8.

【0042】次に、フォトマスク8のテストパターンT
Pがレンズ7からの光ビームの照射領域内に入るよう
に、駆動手段16によってステージRSを2次元移動さ
せる。このとき、照射光のビーム径はテストパターンT
Pの大きさや形状に合わせて可変開口絞り11によって
調節される。
Next, the test pattern T of the photomask 8 is
The driving unit 16 moves the stage RS two-dimensionally so that P enters the irradiation area of the light beam from the lens 7. At this time, the beam diameter of the irradiation light is the test pattern T
It is adjusted by the variable aperture stop 11 according to the size and shape of P.

【0043】この際、フーリエ変換像の極小点の空間周
波数座標位置は、テストパターンTPが光軸からずれて
いても(図1においてフォトマスク8が矢印Xの方向,
及び紙面垂直方向に移動しても)、それによって変化し
ないので、照射領域内にテストパターンTPが入ってい
れば、フォトマスク8の光ビームに対する位置合わせ
は、それほど厳密に行なわなくとも良い。
At this time, the spatial frequency coordinate position of the minimum point of the Fourier transform image can be determined even if the test pattern TP is displaced from the optical axis (in FIG.
Therefore, if the test pattern TP is included in the irradiation area, the alignment of the photomask 8 with respect to the light beam does not have to be performed so strictly.

【0044】また、フォトマスク8がレンズ7の後焦点
位置,及びフーリエ変換レンズ9の前側焦点位置に厳密
に合致していなくとも(図1においてフォトマスク8が
矢印Zの方向に移動しても)、フーリエ変換像の極小点
の空間周波数座標位置は変化しないので、フォトマスク
8の光軸方向の位置決めについてもそれほど厳密に行な
う必要はない。
Also, even if the photomask 8 does not exactly match the rear focal position of the lens 7 and the front focal position of the Fourier transform lens 9 (even if the photomask 8 moves in the direction of arrow Z in FIG. 1). ), Since the spatial frequency coordinate position of the minimum point of the Fourier transform image does not change, it is not necessary to perform the positioning of the photomask 8 in the optical axis direction so strictly.

【0045】但し、フォトマスク8が光軸に対して傾斜
すると、位相部材22の光路長が変化し、位相変化量の
測定誤差となるので、ステージRSは、光軸に対して正
確に直交していることが望ましい。また、フォトマスク
8が光軸の回りに回転すると、フーリエ変換面にできる
暗線が回転してしまい、極小点の検出誤差が生じるた
め、測定の途中でステージRSを光軸回りに回転させて
はならない。
However, when the photomask 8 is tilted with respect to the optical axis, the optical path length of the phase member 22 changes, resulting in a measurement error of the amount of phase change. Is desirable. Further, when the photomask 8 rotates around the optical axis, a dark line formed on the Fourier transform plane rotates, and a detection error of a minimum point occurs. Therefore, when the stage RS is rotated around the optical axis during the measurement, No.

【0046】上記のようにしてフォトマスク8の位置決
めを行なった後、テストパターンTPに均一に光ビーム
を照射し、テストパターンTPの透過光によって形成さ
れるフーリエ変換像FP(テストパターンTPの位相部
材22の透過率が100%であれば前述の図5に点線で示し
たようなフーリエ変換像となる)を光電変換器10で検
出する。
After the photomask 8 is positioned as described above, the test pattern TP is uniformly irradiated with a light beam, and a Fourier transform image FP (phase of the test pattern TP) formed by the transmitted light of the test pattern TP is formed. If the transmittance of the member 22 is 100%, a Fourier transform image as shown by the dotted line in FIG. 5 described above) is detected by the photoelectric converter 10.

【0047】光電変換器10の検出信号は信号処理回路
12を介して演算手段13に送られ、演算手段13で
は、先に記憶しておいた原点u0 に最も近い極小点の空
間周波数座標u1 を求める。
The detection signal of the photoelectric converter 10 is sent to the arithmetic means 13 via the signal processing circuit 12, and the arithmetic means 13 stores the spatial frequency coordinate u of the minimum point closest to the origin u 0 stored previously. seek 1.

【0048】位相変化量が(π+θ)である場合、前述
したように、u1=θ/4πaであるので、誤差θ=4
πauとなる。
When the phase change amount is (π + θ), as described above, since u 1 = θ / 4πa, the error θ = 4
πau.

【0049】ここで、2aはテストパターンTPの透明
部A及び位相部材付加部Bの幅であり、uは距離である
から、誤差θを空間周波数に換算するには1/λf をかけ
ればよく、θ’=4πau1 /λfとして演算手段13
によってテストパターンTPにおける位相変化量誤差
θ’が算出される。λは照射光の波長、fはフーリエ変
換レンズの焦点距離であり、予め演算手段13に記憶さ
れている。算出された位相変化量誤差は、表示器14に
表示される。
Here, 2a is the width of the transparent portion A and the phase member addition portion B of the test pattern TP, and u is the distance. Therefore, to convert the error θ into a spatial frequency, it is sufficient to add 1 / λf. , Θ ′ = 4πau 1 / λf
Thus, the phase change amount error θ ′ in the test pattern TP is calculated. λ is the wavelength of the irradiation light, f is the focal length of the Fourier transform lens, and is stored in advance in the calculating means 13. The calculated phase change amount error is displayed on the display 14.

【0050】なお、信号処理回路12において、極小点
の座標値u0 ,u1 を検出する方式は、所定の電圧値で
信号波形をスライスしてその中点を求める方法に限られ
るものではなく、任意の方式(従来のいかなる方式)で
あっても良い。
The method of detecting the coordinate values u 0 and u 1 of the minimum points in the signal processing circuit 12 is not limited to a method of slicing a signal waveform with a predetermined voltage value and finding the middle point thereof. Any method (any conventional method) may be used.

【0051】回路パターンRPとテストパターンTP
は、同一工程で形成されており、両パターンにおける位
相変化量は同等とみなすことができ、上述のようにして
テストパターンTPの位相変化量誤差を計測することで
回路パターンRPの位相変化量誤差を知ることができ
る。
Circuit pattern RP and test pattern TP
Are formed in the same process, and the phase change amounts of both patterns can be regarded as being equal. By measuring the phase change amount error of the test pattern TP as described above, the phase change amount error of the circuit pattern RP is obtained. You can know.

【0052】図4の例ではテストパターンTPがフォト
マスク8の略中央部に1箇所だけ設けられているが、テ
ストパターンTPをフォトマスク8の各位置に設け、そ
れぞれ位相変化量誤差を求めれば、フォトマスク8内の
誤差分布を知ることができる。また、特にテストパター
ンTPを設けなくとも回路パターンRPの一部を被検査
パターンとして用いても良いことは言うまでもない。
In the example of FIG. 4, only one test pattern TP is provided at the approximate center of the photomask 8. However, if the test pattern TP is provided at each position of the photomask 8 and a phase change amount error is obtained, respectively. And the error distribution in the photomask 8 can be known. Needless to say, a part of the circuit pattern RP may be used as the pattern to be inspected without providing the test pattern TP.

【0053】さて、上記の説明では、位相変化量の測定
に先立って基準位置を決定するために、透明部のみ又は
位相部材付加部のみの領域に光ビームを照射し、そのフ
ーリエ変換像のピーク位置(極小点)を検出して空間周
波数座標の原点としたが、基準位置は図6に示されるよ
うな方法でも決定することができる。
In the above description, in order to determine the reference position prior to the measurement of the amount of phase change, the light beam is applied to only the transparent portion or only the phase member added portion, and the peak of the Fourier transform image is obtained. Although the position (minimum point) is detected and used as the origin of the spatial frequency coordinates, the reference position can also be determined by a method as shown in FIG.

【0054】まず、図6(a) のように紙面左側に位相部
材付加部Bが右側に透明部Aが位置する状態で(透明部
Aが左で、位相部材付加部Bが右でも良いことは言うま
でもない)、光ビームをテストパターンTPに照射し、
透過光によるフーリエ変換像を検出する。
First, as shown in FIG. 6 (a), in a state where the phase member adding portion B is located on the left side of the paper and the transparent portion A is located on the right side (the transparent portion A may be on the left and the phase member adding portion B may be on the right. Needless to say), irradiate the test pattern TP with a light beam,
A Fourier transform image due to transmitted light is detected.

【0055】次に、図6(b) のように、透明部Aと位相
部材付加部Bの位置を境界線に対して入れ換え、再び光
ビームをテストパターンTPに照射し、透過光によるフ
ーリエ変換像を検出する。
Next, as shown in FIG. 6B, the positions of the transparent portion A and the phase member adding portion B are exchanged with respect to the boundary line, the light beam is again irradiated on the test pattern TP, and the Fourier transform by the transmitted light is performed. Detect the image.

【0056】図6(a) と図6(b) の場合のそれぞれフー
リエ変換像は、図6(c) のFPa ,FPb のようにな
り、フーリエ変換像FPa の極小点は原点に対して紙面
右側にu1 だけずれ、フーリエ変換像FPb の極小点は
原点に対して紙面左側にu1 だけずれる。従って、フー
リエ変換像FPa とFPb の極小点位置の差は2u1
なり、フーリエ変換像FPa とFPb の極小点位置の中
間点が空間周波数座標の原点u0 となる。
The Fourier transform images in the cases of FIGS. 6 (a) and 6 (b) are respectively FP a and FP b in FIG. 6 (c), and the minimum point of the Fourier transform image FP a is at the origin. shifted by u 1 to the right side against, minimum point of the Fourier transform image FP b are shifted by u 1 to the left side with respect to the origin. Thus, the difference in minimum point position of the Fourier transform image FP a and FP b is 2u 1, and the midpoint of the minimum point position of the Fourier transform image FP a and FP b is the origin u 0 of the spatial frequency coordinates.

【0057】前述したように、テストパターンTPが光
軸からずれてもフーリエ変換像は変化しないので、図6
(a) での測定と図6(b) での測定で、透明部Aと位相部
材付加部Bの境界線の位置が合致するように厳密に位置
合わせする必要はない。但し、図6(a) での測定と図6
(b) の測定の間に、フォトマスク8を保持するステージ
RSを光軸回りに回転させてはならない。なお、図6
(a) ,(b) の各々に示したテストパターンは同一のマス
ク上に形成しておいても、別々のマスクに形成しておい
ても構わない。
As described above, the Fourier transform image does not change even if the test pattern TP deviates from the optical axis.
In the measurement in (a) and the measurement in FIG. 6 (b), it is not necessary to strictly align the positions of the boundaries between the transparent portion A and the phase member addition portion B so as to match. However, the measurement in FIG.
During the measurement in (b), the stage RS holding the photomask 8 must not be rotated around the optical axis. FIG.
The test patterns shown in each of (a) and (b) may be formed on the same mask or may be formed on different masks.

【0058】ここで、図2のテストパターンを用いた場
合のフーリエ変換像を計算によって求めたグラフを図
8,図9に示す。図8は、位相部材22の透過率が100%
である場合であり、図中FP0 〜FP9 はそれぞれ位相
変化量誤差θが0 °,20 °,40 °,60 °,…180 °の場
合のフーリエ変換像の強度分布である。
Here, FIGS. 8 and 9 show graphs obtained by calculating a Fourier transform image when the test pattern of FIG. 2 is used. FIG. 8 shows that the transmittance of the phase member 22 is 100%.
FP 0 to FP 9 in the figure are the intensity distributions of the Fourier transform image when the phase change amount error θ is 0 °, 20 °, 40 °, 60 °,.

【0059】図に示されるように、位相変化量の誤差が
は増大するにつれて極小点(零点)の空間周波数座標が
座標原点0(即ち、u0 )〜u9 と変化し、誤差が大き
くなるほど極小点と原点との距離が大きくなっている。
また、位相変化量誤差θの値が大きくなるにつれて、極
小点をはさむ2つのピークのうち高い方のピーク(紙面
左側のピーク)の高さはより高くなり、低い方のピーク
(紙面右側のピーク)の高さはより低くなる(グラフの
表示は、正規化しているので、高い方のピークの高さが
一定となっている)。従って、フーリエ変換像のピーク
高さ(2つのピークの高さの差)を測定することで、位
相変化量の誤差がおよそどの程度であるか簡単に知るこ
ともできる。
As shown in the figure, as the error of the amount of phase change increases, the spatial frequency coordinate of the minimum point (zero point) changes from the coordinate origin 0 (that is, u 0 ) to u 9. The distance between the minimum point and the origin is large.
Also, as the value of the phase change amount error θ increases, the height of the higher peak (peak on the left side of the paper) of the two peaks sandwiching the minimum point becomes higher, and the lower peak (peak on the right side of the paper) ) Is lower (the display of the graph is normalized, so that the height of the higher peak is constant). Therefore, by measuring the peak height of the Fourier transform image (the difference between the heights of the two peaks), it is possible to easily know the approximate error of the phase change amount.

【0060】図9は、位相部材22の透過率が25% であ
る場合であり、図中FP10〜FP13はそれぞれ位相変化
量誤差θが0 °,20 °,40 °,60 °の場合のフーリエ変
換像の強度分布である。位相部材22で光の吸収がある
場合、2つのピークの間の極小点の強度は零とはならな
いが、各極小点の空間周波数座標位置は、図8の場合と
同じであり、位相部材22での光の吸収は位相変化量の
測定に影響しないことがわかる。
[0060] Figure 9 shows the case the transmittance of the phase member 22 is 25%, drawing FP 10 ~FP 13 each phase variation error θ is 0 °, 20 °, 40 ° , if the 60 ° 5 is an intensity distribution of the Fourier transform image of FIG. When light is absorbed by the phase member 22, the intensity of the minimum point between the two peaks does not become zero, but the spatial frequency coordinate position of each minimum point is the same as in FIG. It can be seen that the absorption of light at the point does not affect the measurement of the amount of phase change.

【0061】次に、テストパターンTPの透明部Aと位
相部材付加部Bの配列方向の幅の比(WA :WB )を変
えた場合のフーリエ変換像の強度分布を計算によって求
めたグラフを図10〜図14に示す。簡単のため、位相
部材22の透過率は100%とし、かつ位相変化量誤差θが
0 °,10 °,20 °,30 °の場合とする。
Next, a graph obtained by calculating the intensity distribution of the Fourier transform image when the ratio (W A : W B ) of the width of the test pattern TP in the arrangement direction of the transparent portion A and the phase member addition portion B is changed. Are shown in FIGS. For simplicity, the transmittance of the phase member 22 is set to 100%, and the phase change amount error θ
0 °, 10 °, 20 °, 30 °.

【0062】図10はWA :WB =1:1の場合であ
り、図8と同様に明確に極小点(零点)が現われる。
FIG. 10 shows a case where W A : W B = 1: 1, and a minimum point (zero point) clearly appears as in FIG.

【0063】図11はWA :WB =1:2の場合であ
り、透過率が100%であっても極小点が零点とはならな
い。しかし、極小点は明確に現われており、各極小点の
空間座標位置は図10の場合と同じであるから、位相変
化量の測定が可能である。
FIG. 11 shows the case where W A : W B = 1: 2. Even when the transmittance is 100%, the minimum point does not become the zero point. However, the minimum points are clearly shown, and the spatial coordinate position of each minimum point is the same as in FIG. 10, so that the amount of phase change can be measured.

【0064】図12はWA :WB =1:3の場合であ
り、図11の場合よりも更に極小点の強度が上昇し、2
つのピークの間隔も狭くなっているが、極小点は検出は
できるので位相変化量の測定が可能である。
FIG. 12 shows the case where W A : W B = 1: 3. The intensity at the minimum point further increases as compared with the case of FIG.
Although the interval between the two peaks is narrow, the minimum point can be detected, so that the amount of phase change can be measured.

【0065】図13はWA :WB =1:4の場合である
が、この場合は極小点の検出が困難となり(特に位相変
化量の誤差が大きい場合には片側のピークがほとんどな
くなり、単一のピークに近くなる)、位相変化量の誤差
の測定は不可能となる。
FIG. 13 shows the case where W A : W B = 1: 4. In this case, it is difficult to detect the minimum point (especially, when the error of the amount of phase change is large, there is almost no peak on one side. (It approaches a single peak), and it is impossible to measure the error of the phase change amount.

【0066】図14はWA :WB =1:0.5 の場合であ
り、2つのピークの幅が広がっているが、極小点は明確
に現われるので、位相変化量の測定には問題を生じな
い。
FIG. 14 shows the case where W A : W B = 1: 0.5, where the width of the two peaks is widened, but the minimum point clearly appears, so that there is no problem in measuring the amount of phase change. .

【0067】以上の図10〜14からわかるように、本
発明における被検査パターンの透明部Aと位相部材付加
部Bの幅は、必ずしも実施例のように1:1である必要
はなく、幅の比(WA :WB )が1対3〜3対1程度で
あればフーリエ変換像の極小点の位置から位相変化量の
誤差を測定することができる。
As can be seen from FIGS. 10 to 14 described above, the width of the transparent portion A and the phase member addition portion B of the pattern to be inspected in the present invention is not necessarily required to be 1: 1 as in the embodiment. If the ratio (W A : W B ) is approximately 1: 3 to 3: 1, the error in the amount of phase change can be measured from the position of the minimum point of the Fourier transform image.

【0068】また、図17はWA :WB =1:1で位相
部材22の透過率が10% である場合のフーリエ変換像
(位相変化量誤差θ=0 °,10 °,20 °,30 °)を示し
たものである。位相部材22の透過率が低くなると、位
相部材付加部Bからの光量が少なくなるため、極小点の
ピークが高くなるが、図17の場合、極小点の検出は十
分可能である。フォトマスク8に用いられる位相部材2
2の透過率は通常極端に小さくなることは考えられない
から、本発明では透過率によらず位相変化量の検出が可
能であると言える。
FIG. 17 shows a Fourier transform image (phase change error θ = 0 °, 10 °, 20 °, and 10 °) when W A : W B = 1: 1 and the transmittance of the phase member 22 is 10%. 30 °). When the transmittance of the phase member 22 decreases, the amount of light from the phase member addition section B decreases, and the peak of the minimum point increases. However, in the case of FIG. 17, the detection of the minimum point is sufficiently possible. Phase member 2 used for photomask 8
Since the transmittance of No. 2 is usually not considered to be extremely small, it can be said that the present invention can detect the amount of phase change regardless of the transmittance.

【0069】次に、照明領域内に開口が3つ以上ある場
合のフーリエ変換像の強度分布を図15(a) ,図16
(a) に示す。図15(a) は、図15(b) に示されるよう
に照射領域内に透明部A,位相部材付加部B,透明部A
の3つの開口(各開口の配列方向の幅は等しい)が並ん
でいる場合であり、空間周波数座標の原点位置に小さな
ピークが現われ、その両側の極小点の位置は位相変化量
の誤差に対応して変化しないので、フーリエ変換像から
の位相変化量の測定は困難である。
Next, the intensity distribution of the Fourier transform image when there are three or more apertures in the illumination area is shown in FIGS.
(a). FIG. 15 (a) shows a transparent portion A, a phase member addition portion B, and a transparent portion A within the irradiation area as shown in FIG. 15 (b).
Where three apertures (the width of each aperture in the arrangement direction are equal) are arranged, and a small peak appears at the origin position of the spatial frequency coordinate, and the positions of the minimum points on both sides correspond to the error in the amount of phase change. Therefore, it is difficult to measure the amount of phase change from the Fourier transform image.

【0070】また、図16(a) は、図16(b) に示され
るように照射領域内に透明部A,位相部材付加部B,透
明部A,位相部材付加部Bの4つの開口(各開口の配列
方向の幅は等しい)が並んでいる場合であり、フーリエ
変換像はより複雑となってしまい、フーリエ変換像から
の位相変化量の測定は困難である。
FIG. 16A shows four openings (a transparent portion A, a phase member addition portion B, a transparent portion A, and a phase member addition portion B) in the irradiation area as shown in FIG. 16B. (Equal apertures in the arrangement direction of the apertures are arranged), and the Fourier transform image becomes more complicated, and it is difficult to measure the amount of phase change from the Fourier transform image.

【0071】従って、透明部Aと位相部材付加部Bが交
互に並んだパターンを被検査パターンとして用いる場合
には、図1の可変開口絞り11によって、ビーム径を調
整し、隣接する透明部Aと位相部材付加部Bだけが照射
領域内に入るようにする必要がある。
Therefore, when a pattern in which the transparent portions A and the phase member adding portions B are alternately used is used as the pattern to be inspected, the beam diameter is adjusted by the variable aperture stop 11 shown in FIG. It is necessary to make only the phase member addition portion B enter the irradiation area.

【0072】以上のようなことから、本発明における被
検査パターンは図2,図3の例のように隣接する透明部
Aと位相部材付加部Bが遮光部8bで囲まれたテストパ
ターンを用いることが好ましい。透明部Aと位相部材付
加部Bの境界線と平行な方向の長さについては特に等し
くする必要はない。
As described above, as the pattern to be inspected in the present invention, a test pattern in which the adjacent transparent portion A and phase member adding portion B are surrounded by the light shielding portion 8b as shown in the examples of FIGS. Is preferred. The lengths in the direction parallel to the boundary between the transparent portion A and the phase member addition portion B need not be particularly equal.

【0073】なお、上記の説明においては、照射光がフ
ォトマスク8を透過する場合について述べたが、反射型
のフォトマスクについても同様な測定が可能である。図
7にに反射型フォトマスクの位相変化量を測定する場合
の構成例を示す。なお、開口絞り5より光源側の構成は
図1と同様であり、レンズ9とフォトマスク18との間
に可変視野絞りを設けても良い。
In the above description, the case where the irradiation light is transmitted through the photomask 8 has been described. However, the same measurement can be performed for a reflection type photomask. FIG. 7 shows a configuration example in the case of measuring the amount of phase change of a reflective photomask. The configuration on the light source side with respect to the aperture stop 5 is the same as in FIG. 1, and a variable field stop may be provided between the lens 9 and the photomask 18.

【0074】図7において、開口絞り(ピンホール板又
はスリット板)5を射出した光ビームはハーフミラー1
5で反射され、レンズ9を介して反射型のフォトマスク
18に照射される。反射基板18aには、反射部(反射
基板18a裸面部)A’と反射型の位相部材22aが付
加された位相部材付加部B’が設けられており、光ビー
ムはA’,B’のそれぞれの部分で反射され、同じ光路
を通ってレンズ9に戻る。
In FIG. 7, a light beam emitted from an aperture stop (pinhole plate or slit plate) 5 is a half mirror 1.
Then, the light is reflected by the lens 5 and irradiates the reflective photomask 18 via the lens 9. The reflection substrate 18a is provided with a reflection portion (a reflection substrate 18a bare surface portion) A 'and a phase member addition portion B' to which a reflection type phase member 22a is added, and the light beams are A 'and B', respectively. And returns to the lens 9 through the same optical path.

【0075】レンズ9を透過した光ビームはハーフミラ
ー15を透過し、光電変換器の受光面10aにフーリエ
変換像FPを形成する。この場合もフーリエ変換像FP
の極小点の位置は位相部材22aの位相変化量誤差に対
応して変化するので、極小点の空間周波数座標を検出す
ることで、位相変化量を測定することができる。
The light beam transmitted through the lens 9 is transmitted through the half mirror 15 and forms a Fourier transform image FP on the light receiving surface 10a of the photoelectric converter. Also in this case, the Fourier transform image FP
The position of the minimum point changes in accordance with the phase change amount error of the phase member 22a, so that the phase change amount can be measured by detecting the spatial frequency coordinates of the minimum point.

【0076】[0076]

【発明の効果】以上の様に本発明においては、膜厚や屈
折率を測定することなく、簡易かつ高速に位相を変化さ
せる領域の正確な位相変化量(膜厚)を計測することが
できる。
As described above, according to the present invention, it is possible to easily and accurately measure an accurate phase change amount (film thickness) in a region where a phase is changed without measuring a film thickness or a refractive index. .

【0077】また、フォトマスクの基板と位相部材の屈
折率差が差がほとんどなくとも位相変化量の測定におい
ては何等支障をきたさない。
Further, even if there is almost no difference in the refractive index difference between the substrate of the photomask and the phase member, there is no problem in measuring the amount of phase change.

【0078】更に、フォトマスクの被検査パターンが光
軸に対してずれていてもフーリエ変換像の極小点の位置
は変化しないので、フォトマスクの厳密な位置合わせを
行なう必要がなく、装置化する上で非常に有利である。
また、位相部材で照射光が吸収される場合でもフーリエ
変換像の極小点の位置は変化しないので、位相部材の透
過率によらず高精度に位相変化量を求めることができ
る。
Further, even if the pattern to be inspected on the photomask is displaced from the optical axis, the position of the minimum point of the Fourier transform image does not change. Very advantageous on the above.
Further, even when the irradiation light is absorbed by the phase member, the position of the minimum point of the Fourier transform image does not change, so that the amount of phase change can be obtained with high accuracy regardless of the transmittance of the phase member.

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

【図1】本発明実施例によるフォトマスク検査装置の構
成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a photomask inspection apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】(a) は本発明で用いられるテストパターンの例
を示す平面図、(b) は断面図である。
2A is a plan view showing an example of a test pattern used in the present invention, and FIG. 2B is a cross-sectional view.

【図3】(a) は本発明で用いられるテストパターンの例
を示す平面図、(b) は断面図である。
3A is a plan view showing an example of a test pattern used in the present invention, and FIG. 3B is a cross-sectional view.

【図4】フォトマスクの例を示す平面図である。FIG. 4 is a plan view illustrating an example of a photomask.

【図5】フーリエ変換像の強度分布を示す概念図であ
る。
FIG. 5 is a conceptual diagram showing an intensity distribution of a Fourier transform image.

【図6】(a) ,(b) ,(c) は空間周波数座標の原点の決
め方を説明するための概念図である。
FIGS. 6 (a), (b), and (c) are conceptual diagrams for explaining how to determine the origin of spatial frequency coordinates.

【図7】反射型フォトマスクの位相変化量を測定するた
めの装置の例を示す構成図である。
FIG. 7 is a configuration diagram illustrating an example of an apparatus for measuring a phase change amount of a reflection type photomask.

【図8】計算によって求めたフーリエ変換像の強度分布
を示すグラフである。
FIG. 8 is a graph showing an intensity distribution of a Fourier transform image obtained by calculation.

【図9】計算によって求めたフーリエ変換像の強度分布
を示すグラフである。
FIG. 9 is a graph showing an intensity distribution of a Fourier transform image obtained by calculation.

【図10】計算によって求めたフーリエ変換像の強度分
布を示すグラフである。
FIG. 10 is a graph showing an intensity distribution of a Fourier transform image obtained by calculation.

【図11】計算によって求めたフーリエ変換像の強度分
布を示すグラフである。
FIG. 11 is a graph showing an intensity distribution of a Fourier transform image obtained by calculation.

【図12】計算によって求めたフーリエ変換像の強度分
布を示すグラフである。
FIG. 12 is a graph showing an intensity distribution of a Fourier transform image obtained by calculation.

【図13】計算によって求めたフーリエ変換像の強度分
布を示すグラフである。
FIG. 13 is a graph showing an intensity distribution of a Fourier transform image obtained by calculation.

【図14】計算によって求めたフーリエ変換像の強度分
布を示すグラフである。
FIG. 14 is a graph showing an intensity distribution of a Fourier transform image obtained by calculation.

【図15】(a) は計算によって求めたフーリエ変換像の
強度分布を示すグラフ、(b) は被検査パターンの平面図
である。
15A is a graph showing an intensity distribution of a Fourier transform image obtained by calculation, and FIG. 15B is a plan view of a pattern to be inspected.

【図16】(a) は計算によって求めたフーリエ変換像の
強度分布を示すグラフ、(b) は被検査パターンの平面図
である。
16A is a graph showing an intensity distribution of a Fourier transform image obtained by calculation, and FIG. 16B is a plan view of a pattern to be inspected.

【図17】計算によって求めたフーリエ変換像の強度分
布を示すグラフである。
FIG. 17 is a graph showing an intensity distribution of a Fourier transform image obtained by calculation.

【主要部分の符号の説明】[Description of Signs of Main Parts]

1 光源 2 楕円ミラー 5 開口絞り 8 フォトマスク 8a 透明基板 8b 遮光部 9 フーリエ変換レンズ 10 光電変換器 11 可変開口絞り 12 信号処理回路 13 演算手段 16 駆動手段 22 位相部材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source 2 Elliptical mirror 5 Aperture stop 8 Photomask 8a Transparent substrate 8b Shielding part 9 Fourier transform lens 10 Photoelectric converter 11 Variable aperture stop 12 Signal processing circuit 13 Computing means 16 Driving means 22 Phase member

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−210250(JP,A) 特開 昭63−268245(JP,A) 特開 昭59−65428(JP,A) 特開 昭58−158921(JP,A) 特開 昭56−133830(JP,A) 特開 平4−177111(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03F 1/00 - 1/16 Continuation of front page (56) References JP-A-2-210250 (JP, A) JP-A-63-268245 (JP, A) JP-A-59-65428 (JP, A) JP-A-58-158921 (JP) JP-A-56-133830 (JP, A) JP-A-4-177111 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G03F 1/00-1/16

Claims (13)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 所定波長の光ビームに対してほぼ透明な
基板に幾何学的な原画パターン有し、該原画パターンが
形成された領域の少なくとも一部に前記基板を透過する
光ビームの位相を変化させる領域を備えたフォトマスク
を検査対象とし、前記フォトマスクの被検査パターンに
単色光または準単色光を照射する照射光学系と、前記照
射により前記被検査パターンのフーリエ変換面に生ずる
光の強度分布を検出する検出手段とを備えたことを特徴
とするフォトマスク検査装置。
1. A substrate which is substantially transparent to a light beam of a predetermined wavelength and has a geometric original pattern, and at least a part of a region where the original pattern is formed has a phase of a light beam transmitted through the substrate. A photomask having a region to be changed is inspected, and an irradiation optical system that irradiates a monochromatic light or a quasi-monochromatic light to a pattern to be inspected of the photomask, A photomask inspection apparatus, comprising: a detection unit for detecting an intensity distribution.
【請求項2】 所定波長の光ビームを反射する基板に幾
何学的な原画パターンを有し、該原画パターンが形成さ
れた領域の少なくとも一部に前記基板を反射する光ビー
ムの位相を変化させる領域を備えたフォトマスクを検査
対象とし、前記フォトマスクの被検査パターンに単色光
または準単色光を照射する照射光学系と、前記照射によ
り前記被検査パターンのフーリエ変換面に生ずる光の強
度分布を検出する検出手段とを備えたことを特徴とする
フォトマスク検査装置。
2. A substrate that reflects a light beam of a predetermined wavelength has a geometric original pattern, and the phase of the light beam that reflects the substrate is changed in at least a part of a region where the original pattern is formed. An irradiation optical system that irradiates a photomask having a region with a monochromatic light or a quasi-monochromatic light to a pattern to be inspected of the photomask, and an intensity distribution of light generated on a Fourier transform surface of the pattern to be inspected by the irradiation. A photomask inspection apparatus, comprising: a detection unit configured to detect a photomask.
【請求項3】 前記検出手段は、前記フーリエ変換面に
生ずる光の強度分布を検出する光電変換器と、該光電変
換器から出力される検出信号に基づいて、前記位相を変
化させる領域の位相変化量を算出する演算回路とを備え
たことを特徴とする請求項1又は2に記載のフォトマス
ク検査装置。
3. The photoelectric conversion device according to claim 1, wherein the detection unit detects an intensity distribution of light generated on the Fourier transform surface, and detects a phase of an area in which the phase is changed based on a detection signal output from the photoelectric converter. The photomask inspection apparatus according to claim 1, further comprising an arithmetic circuit that calculates a change amount.
【請求項4】 前記被検査パターンは、透明部又は反射
部からなる裸面部の領域と、該裸面部の領域に近接して
配置され、前記裸面部を透過又は反射した前記光ビーム
の位相を変化させる領域とを有し、前記裸面部の領域及
び前記位相を変化させる領域の配列方向の幅がほぼ等し
く形成されたことを特徴とする請求項1又は2記載のフ
ォトマスク検査装置。
4. The pattern to be inspected is arranged in a region of a bare surface portion composed of a transparent portion or a reflection portion, and in the vicinity of the region of the bare surface portion, and adjusts a phase of the light beam transmitted or reflected through the bare surface portion. 3. The photomask inspection apparatus according to claim 1, further comprising: a region to be changed, wherein the width of the bare surface region and the region of changing the phase in the arrangement direction are substantially equal.
【請求項5】 前記照射光学系は、光源から射出された
光ビームの発散角を調整する第1開口絞りと、前記フォ
トマスクの照射領域を調整する第2開口絞りを備えたこ
とを特徴とする請求項1又は2に記載のフォトマスク検
査装置。
5. The illumination optical system includes a first aperture stop for adjusting a divergence angle of a light beam emitted from a light source, and a second aperture stop for adjusting an irradiation area of the photomask. The photomask inspection apparatus according to claim 1 or 2, wherein
【請求項6】 前記フォトマスクに照射される前記光ビ
ームの波長は、前記フォトマスクを用いた露光工程にお
ける露光波長とほぼ等しいことを特徴とする請求項1又
は2記載のフォトマスク検査装置。
6. The photomask inspection apparatus according to claim 1, wherein a wavelength of the light beam applied to the photomask is substantially equal to an exposure wavelength in an exposure step using the photomask.
【請求項7】 前記演算回路は、前記光電検出器からの
検出信号に基づいて、前記フーリエ変換面に生ずる光の
強度分布における極小点の空間周波数座標を検出するこ
とを特徴とする請求項3に記載のフォトマスク検査装
置。
7. The arithmetic circuit according to claim 3, wherein a spatial frequency coordinate of a minimum point in an intensity distribution of light generated on the Fourier transform surface is detected based on a detection signal from the photoelectric detector. 3. The photomask inspection device according to 1.
【請求項8】 パターン領域と、該パターン領域の少な
くとも一部に設けられ前記パターン領域を透過するビー
ムの位相を変化させる領域とを備えたフォトマスクの検
査方法において、 前記位相を変化させる領域を含む被検査パターンに光を
照射するステップと、 前記照射により形成される前記被検査パターンのフーリ
エ変換像の極小点の空間周波数座標を検出するステップ
と、 前記極小点の空間周波数座標に基づいて前記位相を変化
させる領域の位相変化量を求めるステップとを含むこと
を特徴とするフォトマスクの検査方法。
8. A photomask inspection method comprising: a pattern region; and a region provided in at least a part of the pattern region and changing a phase of a beam transmitted through the pattern region. Irradiating the pattern to be inspected with light, detecting the spatial frequency coordinates of the minimum point of the Fourier transform image of the pattern to be inspected formed by the irradiation, and based on the spatial frequency coordinates of the minimum point. Obtaining a phase change amount of a region in which a phase is changed.
【請求項9】 パターン領域と、該パターン領域の少な
くとも一部に設けられ前記パターン領域を反射するビー
ムの位相を変化させる領域とを備えたフォトマスクの検
査方法において、 前記位相を変化させる領域を含む被検査パターンに光を
照射するステップと、 前記照射により形成される前記被検査パターンのフーリ
エ変換像の極小点の空間周波数座標を検出するステップ
と、 前記極小点の空間周波数座標に基づいて前記位相を変化
させる領域の位相変化量を求めるステップとを含むこと
を特徴とするフォトマスクの検査方法。
9. A method for inspecting a photomask comprising: a pattern region; and a region provided in at least a part of the pattern region and changing a phase of a beam reflected by the pattern region, wherein: Irradiating the pattern to be inspected with light, detecting the spatial frequency coordinates of the minimum point of the Fourier transform image of the pattern to be inspected formed by the irradiation, and based on the spatial frequency coordinates of the minimum point. Obtaining a phase change amount of a region in which the phase is changed.
【請求項10】 前記位相を変化させる領域は、前記光
の一部を吸収することを特徴とする請求項8又は9に記
載のフォトマスク検査方法。
10. The photomask inspection method according to claim 8, wherein the phase changing region absorbs a part of the light.
【請求項11】 パターン領域と、該パターン領域の少
なくとも一部に設けられ前記パターン領域を透過するビ
ームの位相を変化させる領域とを備えたフォトマスクの
検査方法において、 前記位相を変化させる領域を含む被検査パターンに光を
照射するステップと、 前記照射により前記被検査パターンのフーリエ変換面に
生ずる光の強度分布を検出するステップと、 を含むことを特徴とするフォトマスク検査方法。
11. A method for inspecting a photomask comprising a pattern region and a region provided in at least a part of the pattern region and changing the phase of a beam transmitted through the pattern region, wherein the region for changing the phase is Irradiating a pattern to be inspected with light, and detecting an intensity distribution of light generated on the Fourier transform surface of the pattern to be inspected by the irradiation.
【請求項12】 パターン領域と、該パターン領域の少
なくとも一部に設けられ前記パターン領域を反射するビ
ームの位相を変化させる領域とを備えたフォトマスクの
検査方法において、 前記位相を変化させる領域を含む被検査パターンに光を
照射するステップと、 前記照射により前記被検査パターンのフーリエ変換面に
生ずる光の強度分布を検出するステップと、 を含むことを特徴とするフォトマスク検査方法。
12. A photomask inspection method comprising: a pattern region; and a region provided in at least a part of the pattern region and for changing a phase of a beam reflecting the pattern region, wherein the region for changing the phase is Irradiating a pattern to be inspected with light, and detecting an intensity distribution of light generated on the Fourier transform surface of the pattern to be inspected by the irradiation.
【請求項13】 前記強度分布に基づいて、前記位相を
変化させる領域の位相変化量を求めるステップをさらに
含むことを特徴とする請求項11又は12に記載のフォ
トマスクの検査方法。
13. The photomask inspection method according to claim 11, further comprising a step of obtaining a phase change amount of a region where the phase is changed based on the intensity distribution.
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