JP4576500B2 - 位相シフトマスクの欠陥検査装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、位相シフトマスクの欠陥検査装置に関するものであり、より詳細には、位相シフトマスクに存在する様々な欠陥、特に従来装置では検出限界であった微小欠陥を正確に検出できる位相シフトマスクの欠陥検査装置に関するものである。ここでいう「位相シフトマスク」とは、透明基板上に複数の光透過開口を規定する遮光パターンを具え、互いに隣接する光透過開口のいずれか一方に、これらを透過する露光光間に位相差を与える位相シフタを形成してなるフォトマスク（図３(a) 参照）を意味する。
【０００２】
【従来の技術】
位相シフトマスクは、例えば図3(a),(b)に示すように、ガラスのような透明基板１上に遮光パターン２及び光透過開口パターン３が形成されており、光透過開口パターン３は、位相シフタを形成したシフタ部3aと、位相シフタを形成しない非シフタ部3bとをＸ及びＹ方向に交互に配置したものであり、非シフタ部3bは透明基板１の表面がそのまま露出し、シフタ部3aは、ｄ＝λ／｛２（ｎ−１）｝（λは露光波長、ｎは透明基板の屈折率）の関係を満足する深さの凹部として形成され、シフタ部3aを通過する光と非シフタ部3bを通過する光との間に、例えばλ／２の位相差が与えられている。
【０００３】
位相シフトマスクに発生する欠陥としては、図2(b)に示すように、シフタ部3aでは主としてエッチングが局部的に不足することによって発生する凸状欠陥４があり、また、非シフタ部3bでは主として局部的にエッチングされることによって発生する凹状欠陥５が挙げられる。
【０００４】
位相シフトマスクに上記欠陥が存在すると、シフタ部3aを透過した光と非シフタ部3bを透過した光との間の位相差が設計値（例えばλ／２）からずれを生じるようになり、このずれ量の増加に伴って解像度が低下し露光パターンの品質が悪化する。このため、位相シフトマスクの製造工程において位相シフトパターンの正確な欠陥検査が強く要請されている。
【０００５】
従来の位相シフトマスクの欠陥検査装置は、特開平５−１４２７５４号公報や特開平９−１４５６２８号公報に記載があり、前者の公報に記載された装置は、２つのダイ間の比較、いわゆるDie to Die方式による位相シフトマスクの透過光間の干渉を利用したものであり、後者の公報に記載された装置は、ダイと設計データ間の比較、いわゆるDie to Database 方式による位相シフトマスクの透過光を利用したものである。
【０００６】
しかしながら、上掲公報記載の装置はいずれも、透過光を利用したものであるため、位相シフトマスクの厚み方向の情報を得る場合には適しているものの、位相シフトマスクのシフタ部3aに存在する凸状欠陥４や、非シフタ部3bに存在する凹状欠陥５のような表面における情報を得る場合には十分な検出感度が得られず、また、透過率を高めるには、露光波長と等しい検査波長の光源を準備する必要があるため装置が大がかりになるというという問題点があった。加えて、後者のDie to Database 方式は、波長を変化させる手段や、検出データと比較するため設計データに基づく参照データを予め作成することが必要となるため、装置が大掛かりになるという問題点もある。
【０００７】
また、上記装置のように透過光を利用するのではなく、反射光を利用した欠陥検査装置としては、本出願人によって出願し既に公開されている特開平10−177246号公報に記載されており、この装置は、１個のダイに、特定方向に大きく（具体的には位相シフタの寸法の半分の寸法だけ）横ずらしした偏光状態にある２個の光を照射し、位相シフトマスクからの２個の反射光によって得られる干渉画像を合成し、これを、別のダイで同様な方法によって得られた干渉画像と比較することによって欠陥を検出することができる。また、反射光を利用した欠陥検査装置のもう一つのメリットは、往復光路による情報が得られるため、透過方式に比べて高い感度が得られることである。例えば、露光するときの波長を248nm とし、欠陥を検査するときの波長（検査波長）を488nm とすれば、透過方式に比べて約２倍の感度が得られることになる。
【０００８】
しかしながら、特開平10−177246号公報に記載された装置は、位相シフタを凹部で構成する場合の疑似欠陥の発生を最小にするため、２個の光の横ずらし量を大きく設定しているが、本願人がその後さらに検討を進めたところ、より小さな平面サイズの複数個の微小欠陥が近接した位置に存在するような場合には、これらの微小欠陥から得られる信号が重なり合ってしまい、十分な面分解能が得られず、欠陥アドレスの特定が難しいことが判明した。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、位相シフトマスクの欠陥、特に複数個の微小欠陥が近接した位置に存在するような場合であっても、正確に検出することができる位相シフトマスクの欠陥検査装置を提供することにある。
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の位相シフトマスクの欠陥検査装置は、透明基板上に複数の光透過開口を規定する遮光パターンを具え、互いに隣接する光透過開口のいずれか一方に、これらを透過する露光光間に位相差を与える位相シフタが形成されている位相シフト部を有する位相シフトマスクの欠陥検査装置であって、
特定波長域の光を放出する光放出手段と、
この光放出手段から放出された光を受光し、互いに異なる偏光状態の２つの光を出射させ、これらの光を位相シフトマスクの表面上に互いに対し特定方向に僅かに横ずらしさせて照射し、前記位相シフトマスクの表面からの２個の反射光を合成して干渉画像光を形成する微分干渉光学系と、
前記微分干渉光学系から出射した干渉画像光を受光して検査画像を出力する画像検出器と、
この画像検出器から出力される検査画像と、基準画像光学系から出力される基準画像又はメモリに記憶されている基準画像とを比較して欠陥を検出する信号処理回路とを具え、
前記微分干渉光学系の横ずらし量は、位相シフトマスクに形成されている位相シフト部の開口寸法の１／４以上１／２未満に設定され、
前記信号処理回路は、前記検査画像と基準画像とを比較することにより、光透過開口に存在する欠陥の輪郭に沿って形成されるエッジ情報だけを抽出して欠陥を検出する比較手段を有することを特徴とする。
【００１１】
前記光放出手段は、光源としての水銀ランプと、この水銀ランプから放出された光を集光する集光レンズと、この集光レンズを透過した光のうち特定の波長域の光を選択的に透過させるバンドパスフィルタとを有する構成にするか、又は、光源としてのレーザ発振器と、このレーザ発振器から放出されるレーザ光を主走査方向に振動させる音響光学素子と、リレーレンズとを有する構成にすることが好ましい。
【００１２】
微分干渉光学系は、光放出手段から放出された光のうち特定の偏光状態の光だけを反射させる偏光ビームスプリッタと、この偏光ビームスプリッタによって反射した光を透過させることで２個の光に変化させるノマルスキープリズムと、このノマルスキープリズムを透過した光を集束する対物レンズとを有する構成にすることが好ましい。
【００１３】
画像検出器は、主走査方向と対応する方向に複数の受光素子をライン状に配列したリニアイメージセンサであるか、又は複数の受光素子を２次元アレイ状に配列した２次元撮像装置であることが好ましい。
【００１４】
また、偏光状態にある２個の光を、位相シフトマスクの表面上に互いに対し45°の方向に横ずらしして照射することが好ましく、さらに、偏光状態にある２個の光を、位相シフトマスクの表面上に互いに対し位相シフタの寸法の１／２よりも小さな寸法の範囲内で横ずらしして照射することがより好適である。
【００１５】
さらに、欠陥の検出は、前記出力画像を得るための検査画像光学系と、前記基準画像を得るための基準画像光学系とを、同一位相シフトマスクの上方に併設し、両画像光学系を同一構成として、これらを用いて欠陥の検出を行うか、又は前記出力画像と前記基準画像の双方を同一の画像光学系を用いて欠陥の検出を行うことが好ましい。
【００１６】
加えて、照射する２個の光を位相シフトマスク表面上を走査させる手段としては、位相シフトマスクを、主走査方向及びこれと直交する方向に移動可能なｘ−ｙステージ上に載置し、このｘｙステージを移動させることが好ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明に従う実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明に従う位相シフトマスクの欠陥検査装置の構成の一例を概略的に示したものであり、図２は、凸状欠陥４と凹状欠陥５等の欠陥が存在する位相シフトマスクの表面形状を示したもの、図３は、欠陥のない位相シフトマスクの表面形状を示したものであって、図2(a)及び図3(a)が線図的平面図、図2(b)及び図3(b)がそれぞれ図2(a)のII−II線断面図及び図3(a)のIII −III 線断面図である。
【００１８】
位相シフトマスク10は、透明基板１上に、遮光パターン２と、この遮光パターン２によって規定された複数の光透過開口パターン３を具えている。
【００１９】
光透過開口パターン３は、図2(a)に示すように、位相シフタを形成したシフタ部3aと、位相シフタを形成しない非シフタ部3bとをＸ及びＹ方向に交互に配置したものであり、非シフタ部3bは透明基板１の表面がそのまま露出し、シフタ部3aは、ｄ＝λ／｛２（ｎ−１）｝の関係を満足する深さの凹部として位相シフタを形成し、シフタ部3aを通過する光と非シフタ部3bを通過する光との間にλ／２の位相差が生じる設計下で形成したものである。尚、図2(a)及び図3(a)では、シフタ部3aと非シフタ部3bとを区別するため、シフタ部3aには斜線を付してある。
【００２０】
図１に示す欠陥検査装置は、検査画像を得るための検査画像光学系11と、基準画像を得るための基準画像光学系12とを具え、検査画像光学系12からの画像情報と基準画像光学系12からの基準画像とを比較して欠陥検査を行なうことができる。尚、図１では、検査画像光学系と基準画像光学系は同一構成の画像光学系とし、これらの画像光学系は、同一の位相シフトマスク内の隣接するチップ又はダイを撮像するものとする。
【００２１】
図１の場合では、左側に示す光学系が検査画像光学系11であり、右側に示す光学系が基準光学系12である。
これらの光学系11,12 は、それぞれ、光放出手段13と、微分干渉光学系14と、画像検出器15と、信号処理回路16とで主に構成されている。
【００２２】
光放出手段13は、例えば図１に示すように、光源としての水銀ランプ17と、この水銀ランプ17から放出された光を集光する集光レンズ18と、この集光レンズ18を透過した光のうち特定の波長域の光、例えばｉ線の場合は365 ｎｍ、ｇ線の場合は436 ｎｍの特定波長の光だけを選択的に透過させるバンドパスフィルタ19とで主に構成するか、あるいは、図７に示すように、光源としてのレーザ発振器20と、このレーザ発振器20から放出されるレーザ光、例えば488nm のＡｒレーザ光を主走査方向に振動させる音響光学素子21と、リレーレンズ22とで主に構成することが好ましいが、これらの構成には特に限定されず、同様に特定波長域の光を放出できるのであれば、他の光放出手段を用いてもよい。尚、後者の場合は、レーザ光を主走査方向に走査させる手段として、音響光学素子21を用いているが、位相シフトマスク10を主走査方向及びこれと直交する方向に移動可能なｘ−ｙステージ23上に載置して、ｘ−ｙステージ23を主走査方向にも移動させる構成にすれば、音響光学素子21の配設は省略することができる。
【００２３】
微分干渉光学系14は、光放出手段13から放出された光を、例えば、図１に示すノマルスキープリズム24等を用いて偏光状態にある２個の光に変化させ、これらの光を位相シフトマスク10の表面上に互いに対し特定方向（好ましくは45°の方向）に横ずらししてに僅かに（好ましくは位相シフタを形成したシフト部3aの開口寸法の１／２よりも小さな寸法の範囲内で）横ずらしして照射し、前記位相シフトマスク10の表面からの２個の反射光の合成によって得られる位相シフトマスク10の表面形状を表わすエッジ情報から微分干渉画像を形成する（図５参照）。
尚、上記横ずらし量は、マスクデザインルールや許容欠陥サイズ等に依存するが、シフト部3aの開口寸法の１／４以上１／２未満にすることが好適であり、例えば最先端デバイスにおける130 nmルールの場合には150 〜300nm にすることがより好適である。
【００２４】
図４は、位相シフトマスク10の表面上に互いに対し45°の方向に横ずらした２個の光を照射して得られる２つの像を画像検出器に投影したときの像を示したものであり、図５は、この投影像によって得られる微分干渉画像の例を示したものである。
尚、ここでいう「エッジ情報」とは、光透過開口であるシフタ部3a及び非シフタ部3bの輪郭線や、凸状欠陥や凹状欠陥の輪郭線等の情報を意味し、具体的には、図５に示すように前記横ずらし量に対応したある線幅をもった情報である。
【００２５】
画像検出器15は、前記微分干渉画像を電子的な像に変換するためのものであって、複数の受光素子を２次元アレイ状に配列した２次元撮像装置25（図１）か、又は主走査方向と対応する方向に複数の受光素子をライン状に配列したリニアイメージセンサ26（図７）であることが好ましい。
【００２６】
信号処理回路16は、画像検出器15の出力画像である検査画像27を別の手段によって得られた基準画像28と比較する比較回路29を有し、この比較回路29は、前記検査画像27から前記基準画像28に対する異なるエッジ情報だけを抽出して位相シフトマスク10の欠陥を検出することができる。また、前記検査画像27と基準画像28は、図１に示すように画像信号増幅器31で画像信号を増幅してから比較回路29で比較することが好ましい。
【００２７】
図６は、比較回路29において、検査画像27から基準画像28に対する異なるエッジ情報、すなわち欠陥部のエッジ情報30だけを抽出したときの画像の例を示したものである。
【００２８】
尚、図１では、検査画像27と基準画像28を別々の画像光学系11,12 を用いて得る場合を示してあるが、図７に示すように、検査画像27と基準画像28をの双方を同一の画像光学系11を用いて得ることもできる。
【００２９】
また、照射する光を位相シフトマスク表面上で走査させる手段として、主走査方向及びこれと直交する方向に移動可能なｘ−ｙステージ23を用いることが好ましい。
【００３０】
以上のことから、本発明の欠陥検出装置は上記構成を採用することによって、位相シフトマスクの欠陥、特に複数個の微小欠陥が近接した位置に存在するような場合であっても、正確に検出することができる。
【００３１】
【実施例】
次に、本発明に従う位相シフトマスクの欠陥検出装置の実施例について詳細に説明する。
【００３２】
・実施例１
実施例１の欠陥検査装置は、図１に示すような構成を有する。
すなわち、同一構成を有する検査画像光学系11と基準画像光学系12を具え、各画像光学系11,12 は、照明光を発生する光源としては水銀ランプ17を用い、水銀ランプ17から放出された光ビームは集光レンズ18を経てバンドパスフィルタ19に入射し、例えばｉ線、ｇ線、その他の波長（ｅ線など）の特定波長の放射光だけが選択的に透過する。尚、本実施例では、選択的に透過させる光の波長（検査波長）を365 nmとした。
【００３３】
次に、透過光は偏光ビームスプリッタ32に入射する。偏光ビームスプリッタ32は、入射した光のうち特定の偏光状態の光だけを反射し、対物レンズ33と共に画像光学系11,12 を構成するノマルスキープリズム24に入射させる。
ノマルスキープリズム24は、偏光の方向に対して楔の角度が45°になるようにセットする。従って、ノマルスキープリズム24から45°だけ横方向にずれた互いにコヒーレントな２個の照明光（正常光による照明光と異常光による照明光）が出射し、これら照明光は対物レンズ33に入射する。尚、対物レンズ33の後側焦点はノマルスキープリズム24の正常光と異常光との交点と一致するように配置する。
【００３４】
従って、対物レンズ33から互いに平行で横方向に僅かにずれた２個の照明光が出射し、ｘ−ｙステージ23上に配置した欠陥検査されるべき位相シフトマスク10に垂直に入射する。この結果、位相シフトマスク10は互いにコヒーレントで互いにずれた２個の照明光により照明されることになる。
【００３５】
位相シフトマスク10からの２個の反射光は、対物レンズ33を経てノマルスキープリズム24により合成され、偏光ビームスプリッタ32及び結像レンズ34を経て２次元撮像装置25に入射する。
２次元撮像装置25には、ノマルスキープリズム24により画像合成された合成画像が投影されることになる。合成される２個の画像は互いにコヒーレントな照明光による画像であるから、合成された画像は干渉画像となる。従って、２次元撮像装置25の出力信号は、反射光の振幅と位相情報により決定される強度に基づくものとなる。
【００３６】
その後、２次元撮像装置25の出力信号を順次読み出し、画像信号増幅器31を経て比較回路29に供給する。また、基準画像光学系12からの基準画像信号も画像信号増幅器31を経て比較回路30に供給する。そして、比較回路29において、検査画像信号と基準画像信号とを比較して欠陥検出信号を出力する。
【００３７】
ノマルスキープリズム24は、偏光方向に対して楔の角度が45°になるように設定されているから、２個の画像は45°だけ横方向にずれて合成される。この横ずらし量は、ノマルスキープリズム24による正常光線と異常光線とのなす偏角と対物レンズ33の焦点距離とによって自在に設定でき、また、ノマルスキープリズム24の楔の角度を変えることにより、検出対象となる欠陥の平面上の大きさに応じて任意に設定できる。この結果、図４に示す合成画像が２次元撮像装置25上に投影されることになる。
【００３８】
合成画像は、互いにコヒーレントな照明光により形成された２個の画像からなる合成画像であるから、２次元撮像装置25から出力される画像信号は、振幅だけでなく位相情報も含む干渉画像信号となる。このような画像の干渉は、横ずらしした方向に対して、位相シフトマスクからの反射光の位相の変化に応じた干渉が発生することから、一般に微分干渉と呼ばれており、得られた画像は同方向に対する微分干渉画像となる。
【００３９】
このようにして得られた微分干渉画像では、位相シフトマスク10の表面形状の変化する輪郭の信号強度が遮光パターン２、シフタ部3a及び非シフタ部3bにおける信号強度に対して変化した画像が得られることになる。この画像は、位相シフトマスク10における、シフタ部3a及び非シフタ部3bの輪郭に対して得られるだけではなく、シフタ部3a及び非シフタ部3bに存在する欠陥の輪郭に対しても得られる。
【００４０】
これらの信号強度は、正常光線と異常光線との間の位相差に応じて変化し、ノマルスキープリズム24の位置を調整することによって自在に変化させることができるので、これを適切に調整することにより、欠陥の輪郭に応じて生じる信号の強度と、シフタ部3a及び非シフタ部3bの輪郭に応じて生じる信号の強度との間に大きな変化を与えることができる。
【００４１】
そして、検査画像光学系11によって得られた検査画像27と基準画像光学系12によって得られた基準画像28は比較回路29で比較され、図６に示すように、検査画像27から基準画像28に対する異なるエッジ情報30だけを抽出して、これを画像として出力し、この画像は、欠陥部分の輪郭のみを取り出すことができるから、その欠陥位置を特定するためのアドレス、欠陥の大きさ及び欠陥の深さ方向に応じた信号が得られ、これによって、位相シフトマスクの欠陥を検出することができる。
【００４２】
・実施例２
実施例２の欠陥検査装置は、実施例１の装置に比べてより一層解像力が高い欠陥検査装置であって、図７に示すような構成を有する。
すなわち、検査画像27と基準画像28の双方を同一の画像光学系を用いて得るとともに、照明光を発生する光源として波長が488nm であるＡｒレーザビームを発生させるレーザ発振器20を用いたものであり、レーザ発振器20から放出されたレーザビームをエクスパンダ及びコリメータレンズ（図示せず）を経て音響光学素子21に入射させ、主走査方向（ｘ方向）に高速で振動させる。
【００４３】
このレーザビームはリレーレンズ22を経て偏光ビームスプリッタ32に入射し、その偏光面で反射し画像光学系を構成するノマルスキープリズム24に入射する。
レーザビームはノマルスキープリズム24により僅かに横ずらしされた２本のビームが発生し、これら２本のビームは、ノマルスキープリズム24と共に画像光学系を構成する対物レンズ33で集束され、ｘ−ｙステージ23上に載置した検査すべき位相シフトマスク10に入射する。
【００４４】
前記ステージ23には、主走査方向及びこれと直交する方向にステージを移動させる駆動機構35を有する。従って、位相シフトマスク10は互いに微小変位した２本の集束ビームにより形成された２個の微小スポットにより２次元的に走査される。
【００４５】
位相シフトマスク10で反射した２本のレーザビームは対物レンズ33で集光され、ノマルスキープリズム24により合成される。合成された反射ビームは偏光ビームスプリッタ32を透過し、結像レンズ34を経てリニアイメージセンサ26に入射する。このリニアイメージセンサ26は、主走査方向と対応する方向にライン上に配列した複数の受光素子を有する。従って、位相シフトマスク10からの反射ビームがリニアイメージセンサ26を高速で走査することになる。リニアイメージセンサ26の各受光素子は、マスクされた微小な光入射面を有する共焦点光学系を形成しているため、フレア光が除去された高い分解能の微分干渉画像を撮像することができる。
【００４６】
リニアイメージセンサ26からの出力信号は、１ライン毎に読み出して画像信号増幅器31に供給され、 2ラインの出力信号のうち、一方の出力信号は、遅延回路36を経て比較回路29に供給され、他方の出力信号は、遅延回路36を経由させずに直接比較回路29に供給される。
遅延回路36の遅延量は、検査すべきパターンの周期性を考慮して自在に設定でき、また、比較回路29は、直接供給された画像信号と遅延回路36経由して供給された画像信号とを比較し、この両者の信号波形の差から欠陥検出信号を発生させる。
【００４７】
この欠陥検査装置の駆動制御は、同期信号発生回路37から供給される同期信号により行なう。同期信号発生回路37からＡＯドライバ38にＡＯ同期信号を供給し、ＡＯドライバ38により音響光学素子21を駆動制御する。また、同期信号発生回路37からステージ駆動回路35に同期信号を供給して、駆動機構（図示せず）によりｘ−ｙステージ23をｘ及びｙ方向に移動させる。さらに、同期信号発生回路37からＣＣＤドライバ39に同期信号を供給してリニアイメージセンサ26の各受光素子に蓄積された電荷を１ライン毎に読み出す。さらにまた、欠陥座標記憶回路40に同期信号発生回路37から同期信号を供給すると共に欠陥検出信号も供給し、欠陥が存在するアドレスを特定すると共にそのアドレスを記憶する。
【００４８】
従って、実施例２の欠陥検査装置では、このように構成することにより、欠陥が存在するアドレスを正確に検出することができる。
【００４９】
本発明は上述した実施例だけに限定されず種々の変更や変形が可能である。例えば基準画像情報として、検査すべき位相シフトマスク10の全体の画像信号をメモリ記憶しておき、検査工程で得られた画像信号をメモリに記憶されている画像信号と比較することにより欠陥の存在を検出することもできる。
【００５０】
また、図４の場合では、位相シフトマスク10の検査すべきパターンの周期性に着目し、この周期変化方向（ｘ、ｙ方向）に対して45°方向に横ずらしした場合について示してあるが、種々の検査対象となる位相シフトマスク10のパターン形状及び周期方向あるいは欠陥のパターンによっては、45°とは異なる方向に横ずらしするように装置構成してもよい。
【００５１】
さらに、上述した実施例ではいずれも、画像光学系11,12 を構成する光学素子としてノマルスキープリズム24を用いているが、ウォラストンプリズムやロッションプリズムのような２光束を発生させる光学素子を用いることもできる。
【００５２】
さらにまた、上述した実施例では、λ／２の位相差を与える位相シフタを有する位相シフトマスク10の欠陥検査について説明したが、λ／６、λ／３、２λ／３等の所望の位相差を与える位相シフタが形成されている位相シフトマスクの欠陥検査にも本発明が適用できることは言うまでもない。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、上述した構成の画像光学系を用いて位相シフトマスク表面からの僅かに横ずらしした２個の反射光の合成によって得られる位相シフトマスクの表面形状を表わすエッジ情報が得られ、検査画像から基準画像に対する異なるエッジ情報だけを抽出することによって、シフタ部と非シフタ部に、従来の欠陥検査装置では検出できないような微小欠陥が存在している場合であっても、その欠陥の輪郭を信号強度の変化として正確に検出することができるという顕著な効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従う位相シフトマスクの欠陥検査装置（実施例１）の概略構成の一例を示す線図である。
【図２】シフタ部及び非シフタ部に欠陥を有する位相シフトマスクの構成を示したものであり、(a) は平面図、(b) は(a) のII−II線断面図である。
【図３】シフタ部及び非シフタ部に欠陥が存在しない位相シフトマスクの構成を示したものであり、(a) は平面図、(b) は(a) のIII −III 線断面図である。
【図４】２個の反射光によって合成された画像の一例を示す線図である。
【図５】画像検出器上に投影される位相シフトマスクの微分干渉画像の一例を示す線図である。
【図６】画像検出器上に投影された検査画像と基準画像から欠陥を検出する信号処理を示す線図である。
【図７】実施例２の位相シフトマスクの欠陥検査装置の概略構成の一例を示す線図である。
【符号の説明】
１ 透明基板
２ 遮光パターン
３ 光透過開口パターン
3a シフタ部
3b 非シフタ部
４ 凸状欠陥
５ 凹状欠陥
10 位相シフトマスク
11 検査画像光学系
12 基準画像光学系
13 光放出手段
14 微分干渉光学系
15 画像検出器
16 信号処理回路
17 水銀ランプ
18 集光レンズ
19 バンドパスフィルタ
20 レーザ発振器
21 音響光学素子
22 リレーレンズ
23 ｘ−ｙステージ
24 ノマルスキープリズム
25 ２次元撮像装置
26 リニアイメージセンサ
27 検査画像
28 基準画像
29 比較回路
30 欠陥のエッジ情報
31 画像信号増幅器
32 偏光ビームスプリッタ
33 対物レンズ
34 結像レンズ
35 ｘ−ｙステージ用駆動回路
36 遅延回路
37 同期信号発生回路
38 ＡＯドライバ
39 ＣＣＤドライバ
40 欠陥座標記憶回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、位相シフトマスクの欠陥検査装置に関するものであり、より詳細には、位相シフトマスクに存在する様々な欠陥、特に従来装置では検出限界であった微小欠陥を正確に検出できる位相シフトマスクの欠陥検査装置に関するものである。ここでいう「位相シフトマスク」とは、透明基板上に複数の光透過開口を規定する遮光パターンを具え、互いに隣接する光透過開口のいずれか一方に、これらを透過する露光光間に位相差を与える位相シフタを形成してなるフォトマスク（図３(a) 参照）を意味する。
【０００２】
【従来の技術】
位相シフトマスクは、例えば図3(a),(b)に示すように、ガラスのような透明基板１上に遮光パターン２及び光透過開口パターン３が形成されており、光透過開口パターン３は、位相シフタを形成したシフタ部3aと、位相シフタを形成しない非シフタ部3bとをＸ及びＹ方向に交互に配置したものであり、非シフタ部3bは透明基板１の表面がそのまま露出し、シフタ部3aは、ｄ＝λ／｛２（ｎ−１）｝（λは露光波長、ｎは透明基板の屈折率）の関係を満足する深さの凹部として形成され、シフタ部3aを通過する光と非シフタ部3bを通過する光との間に、例えばλ／２の位相差が与えられている。
【０００３】
位相シフトマスクに発生する欠陥としては、図2(b)に示すように、シフタ部3aでは主としてエッチングが局部的に不足することによって発生する凸状欠陥４があり、また、非シフタ部3bでは主として局部的にエッチングされることによって発生する凹状欠陥５が挙げられる。
【０００４】
位相シフトマスクに上記欠陥が存在すると、シフタ部3aを透過した光と非シフタ部3bを透過した光との間の位相差が設計値（例えばλ／２）からずれを生じるようになり、このずれ量の増加に伴って解像度が低下し露光パターンの品質が悪化する。このため、位相シフトマスクの製造工程において位相シフトパターンの正確な欠陥検査が強く要請されている。
【０００５】
従来の位相シフトマスクの欠陥検査装置は、特開平５−１４２７５４号公報や特開平９−１４５６２８号公報に記載があり、前者の公報に記載された装置は、２つのダイ間の比較、いわゆるDie to Die方式による位相シフトマスクの透過光間の干渉を利用したものであり、後者の公報に記載された装置は、ダイと設計データ間の比較、いわゆるDie to Database 方式による位相シフトマスクの透過光を利用したものである。
【０００６】
しかしながら、上掲公報記載の装置はいずれも、透過光を利用したものであるため、位相シフトマスクの厚み方向の情報を得る場合には適しているものの、位相シフトマスクのシフタ部3aに存在する凸状欠陥４や、非シフタ部3bに存在する凹状欠陥５のような表面における情報を得る場合には十分な検出感度が得られず、また、透過率を高めるには、露光波長と等しい検査波長の光源を準備する必要があるため装置が大がかりになるというという問題点があった。加えて、後者のDie to Database 方式は、波長を変化させる手段や、検出データと比較するため設計データに基づく参照データを予め作成することが必要となるため、装置が大掛かりになるという問題点もある。
【０００７】
また、上記装置のように透過光を利用するのではなく、反射光を利用した欠陥検査装置としては、本出願人によって出願し既に公開されている特開平10−177246号公報に記載されており、この装置は、１個のダイに、特定方向に大きく（具体的には位相シフタの寸法の半分の寸法だけ）横ずらしした偏光状態にある２個の光を照射し、位相シフトマスクからの２個の反射光によって得られる干渉画像を合成し、これを、別のダイで同様な方法によって得られた干渉画像と比較することによって欠陥を検出することができる。また、反射光を利用した欠陥検査装置のもう一つのメリットは、往復光路による情報が得られるため、透過方式に比べて高い感度が得られることである。例えば、露光するときの波長を248nm とし、欠陥を検査するときの波長（検査波長）を488nm とすれば、透過方式に比べて約２倍の感度が得られることになる。
【０００８】
しかしながら、特開平10−177246号公報に記載された装置は、位相シフタを凹部で構成する場合の疑似欠陥の発生を最小にするため、２個の光の横ずらし量を大きく設定しているが、本願人がその後さらに検討を進めたところ、より小さな平面サイズの複数個の微小欠陥が近接した位置に存在するような場合には、これらの微小欠陥から得られる信号が重なり合ってしまい、十分な面分解能が得られず、欠陥アドレスの特定が難しいことが判明した。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、位相シフトマスクの欠陥、特に複数個の微小欠陥が近接した位置に存在するような場合であっても、正確に検出することができる位相シフトマスクの欠陥検査装置を提供することにある。
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の位相シフトマスクの欠陥検査装置は、透明基板上に複数の光透過開口を規定する遮光パターンを具え、互いに隣接する光透過開口のいずれか一方に、これらを透過する露光光間に位相差を与える位相シフタが形成されている位相シフト部を有する位相シフトマスクの欠陥検査装置であって、
特定波長域の光を放出する光放出手段と、
この光放出手段から放出された光を受光し、互いに異なる偏光状態の２つの光を出射させ、これらの光を位相シフトマスクの表面上に互いに対し特定方向に僅かに横ずらしさせて照射し、前記位相シフトマスクの表面からの２個の反射光を合成して干渉画像光を形成する微分干渉光学系と、
前記微分干渉光学系から出射した干渉画像光を受光して検査画像を出力する画像検出器と、
この画像検出器から出力される検査画像と、基準画像光学系から出力される基準画像又はメモリに記憶されている基準画像とを比較して欠陥を検出する信号処理回路とを具え、
前記微分干渉光学系の横ずらし量は、位相シフトマスクに形成されている位相シフト部の開口寸法の１／４以上１／２未満に設定され、
前記信号処理回路は、前記検査画像と基準画像とを比較することにより、光透過開口に存在する欠陥の輪郭に沿って形成されるエッジ情報だけを抽出して欠陥を検出する比較手段を有することを特徴とする。
【００１１】
前記光放出手段は、光源としての水銀ランプと、この水銀ランプから放出された光を集光する集光レンズと、この集光レンズを透過した光のうち特定の波長域の光を選択的に透過させるバンドパスフィルタとを有する構成にするか、又は、光源としてのレーザ発振器と、このレーザ発振器から放出されるレーザ光を主走査方向に振動させる音響光学素子と、リレーレンズとを有する構成にすることが好ましい。
【００１２】
微分干渉光学系は、光放出手段から放出された光のうち特定の偏光状態の光だけを反射させる偏光ビームスプリッタと、この偏光ビームスプリッタによって反射した光を透過させることで２個の光に変化させるノマルスキープリズムと、このノマルスキープリズムを透過した光を集束する対物レンズとを有する構成にすることが好ましい。
【００１３】
画像検出器は、主走査方向と対応する方向に複数の受光素子をライン状に配列したリニアイメージセンサであるか、又は複数の受光素子を２次元アレイ状に配列した２次元撮像装置であることが好ましい。
【００１４】
また、偏光状態にある２個の光を、位相シフトマスクの表面上に互いに対し45°の方向に横ずらしして照射することが好ましく、さらに、偏光状態にある２個の光を、位相シフトマスクの表面上に互いに対し位相シフタの寸法の１／２よりも小さな寸法の範囲内で横ずらしして照射することがより好適である。
【００１５】
さらに、欠陥の検出は、前記出力画像を得るための検査画像光学系と、前記基準画像を得るための基準画像光学系とを、同一位相シフトマスクの上方に併設し、両画像光学系を同一構成として、これらを用いて欠陥の検出を行うか、又は前記出力画像と前記基準画像の双方を同一の画像光学系を用いて欠陥の検出を行うことが好ましい。
【００１６】
加えて、照射する２個の光を位相シフトマスク表面上を走査させる手段としては、位相シフトマスクを、主走査方向及びこれと直交する方向に移動可能なｘ−ｙステージ上に載置し、このｘｙステージを移動させることが好ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明に従う実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明に従う位相シフトマスクの欠陥検査装置の構成の一例を概略的に示したものであり、図２は、凸状欠陥４と凹状欠陥５等の欠陥が存在する位相シフトマスクの表面形状を示したもの、図３は、欠陥のない位相シフトマスクの表面形状を示したものであって、図2(a)及び図3(a)が線図的平面図、図2(b)及び図3(b)がそれぞれ図2(a)のII−II線断面図及び図3(a)のIII −III 線断面図である。
【００１８】
位相シフトマスク10は、透明基板１上に、遮光パターン２と、この遮光パターン２によって規定された複数の光透過開口パターン３を具えている。
【００１９】
光透過開口パターン３は、図2(a)に示すように、位相シフタを形成したシフタ部3aと、位相シフタを形成しない非シフタ部3bとをＸ及びＹ方向に交互に配置したものであり、非シフタ部3bは透明基板１の表面がそのまま露出し、シフタ部3aは、ｄ＝λ／｛２（ｎ−１）｝の関係を満足する深さの凹部として位相シフタを形成し、シフタ部3aを通過する光と非シフタ部3bを通過する光との間にλ／２の位相差が生じる設計下で形成したものである。尚、図2(a)及び図3(a)では、シフタ部3aと非シフタ部3bとを区別するため、シフタ部3aには斜線を付してある。
【００２０】
図１に示す欠陥検査装置は、検査画像を得るための検査画像光学系11と、基準画像を得るための基準画像光学系12とを具え、検査画像光学系12からの画像情報と基準画像光学系12からの基準画像とを比較して欠陥検査を行なうことができる。尚、図１では、検査画像光学系と基準画像光学系は同一構成の画像光学系とし、これらの画像光学系は、同一の位相シフトマスク内の隣接するチップ又はダイを撮像するものとする。
【００２１】
図１の場合では、左側に示す光学系が検査画像光学系11であり、右側に示す光学系が基準光学系12である。
これらの光学系11,12 は、それぞれ、光放出手段13と、微分干渉光学系14と、画像検出器15と、信号処理回路16とで主に構成されている。
【００２２】
光放出手段13は、例えば図１に示すように、光源としての水銀ランプ17と、この水銀ランプ17から放出された光を集光する集光レンズ18と、この集光レンズ18を透過した光のうち特定の波長域の光、例えばｉ線の場合は365 ｎｍ、ｇ線の場合は436 ｎｍの特定波長の光だけを選択的に透過させるバンドパスフィルタ19とで主に構成するか、あるいは、図７に示すように、光源としてのレーザ発振器20と、このレーザ発振器20から放出されるレーザ光、例えば488nm のＡｒレーザ光を主走査方向に振動させる音響光学素子21と、リレーレンズ22とで主に構成することが好ましいが、これらの構成には特に限定されず、同様に特定波長域の光を放出できるのであれば、他の光放出手段を用いてもよい。尚、後者の場合は、レーザ光を主走査方向に走査させる手段として、音響光学素子21を用いているが、位相シフトマスク10を主走査方向及びこれと直交する方向に移動可能なｘ−ｙステージ23上に載置して、ｘ−ｙステージ23を主走査方向にも移動させる構成にすれば、音響光学素子21の配設は省略することができる。
【００２３】
微分干渉光学系14は、光放出手段13から放出された光を、例えば、図１に示すノマルスキープリズム24等を用いて偏光状態にある２個の光に変化させ、これらの光を位相シフトマスク10の表面上に互いに対し特定方向（好ましくは45°の方向）に横ずらししてに僅かに（好ましくは位相シフタを形成したシフト部3aの開口寸法の１／２よりも小さな寸法の範囲内で）横ずらしして照射し、前記位相シフトマスク10の表面からの２個の反射光の合成によって得られる位相シフトマスク10の表面形状を表わすエッジ情報から微分干渉画像を形成する（図５参照）。
尚、上記横ずらし量は、マスクデザインルールや許容欠陥サイズ等に依存するが、シフト部3aの開口寸法の１／４以上１／２未満にすることが好適であり、例えば最先端デバイスにおける130 nmルールの場合には150 〜300nm にすることがより好適である。
【００２４】
図４は、位相シフトマスク10の表面上に互いに対し45°の方向に横ずらした２個の光を照射して得られる２つの像を画像検出器に投影したときの像を示したものであり、図５は、この投影像によって得られる微分干渉画像の例を示したものである。
尚、ここでいう「エッジ情報」とは、光透過開口であるシフタ部3a及び非シフタ部3bの輪郭線や、凸状欠陥や凹状欠陥の輪郭線等の情報を意味し、具体的には、図５に示すように前記横ずらし量に対応したある線幅をもった情報である。
【００２５】
画像検出器15は、前記微分干渉画像を電子的な像に変換するためのものであって、複数の受光素子を２次元アレイ状に配列した２次元撮像装置25（図１）か、又は主走査方向と対応する方向に複数の受光素子をライン状に配列したリニアイメージセンサ26（図７）であることが好ましい。
【００２６】
信号処理回路16は、画像検出器15の出力画像である検査画像27を別の手段によって得られた基準画像28と比較する比較回路29を有し、この比較回路29は、前記検査画像27から前記基準画像28に対する異なるエッジ情報だけを抽出して位相シフトマスク10の欠陥を検出することができる。また、前記検査画像27と基準画像28は、図１に示すように画像信号増幅器31で画像信号を増幅してから比較回路29で比較することが好ましい。
【００２７】
図６は、比較回路29において、検査画像27から基準画像28に対する異なるエッジ情報、すなわち欠陥部のエッジ情報30だけを抽出したときの画像の例を示したものである。
【００２８】
尚、図１では、検査画像27と基準画像28を別々の画像光学系11,12 を用いて得る場合を示してあるが、図７に示すように、検査画像27と基準画像28をの双方を同一の画像光学系11を用いて得ることもできる。
【００２９】
また、照射する光を位相シフトマスク表面上で走査させる手段として、主走査方向及びこれと直交する方向に移動可能なｘ−ｙステージ23を用いることが好ましい。
【００３０】
以上のことから、本発明の欠陥検出装置は上記構成を採用することによって、位相シフトマスクの欠陥、特に複数個の微小欠陥が近接した位置に存在するような場合であっても、正確に検出することができる。
【００３１】
【実施例】
次に、本発明に従う位相シフトマスクの欠陥検出装置の実施例について詳細に説明する。
【００３２】
・実施例１
実施例１の欠陥検査装置は、図１に示すような構成を有する。
すなわち、同一構成を有する検査画像光学系11と基準画像光学系12を具え、各画像光学系11,12 は、照明光を発生する光源としては水銀ランプ17を用い、水銀ランプ17から放出された光ビームは集光レンズ18を経てバンドパスフィルタ19に入射し、例えばｉ線、ｇ線、その他の波長（ｅ線など）の特定波長の放射光だけが選択的に透過する。尚、本実施例では、選択的に透過させる光の波長（検査波長）を365 nmとした。
【００３３】
次に、透過光は偏光ビームスプリッタ32に入射する。偏光ビームスプリッタ32は、入射した光のうち特定の偏光状態の光だけを反射し、対物レンズ33と共に画像光学系11,12 を構成するノマルスキープリズム24に入射させる。
ノマルスキープリズム24は、偏光の方向に対して楔の角度が45°になるようにセットする。従って、ノマルスキープリズム24から45°だけ横方向にずれた互いにコヒーレントな２個の照明光（正常光による照明光と異常光による照明光）が出射し、これら照明光は対物レンズ33に入射する。尚、対物レンズ33の後側焦点はノマルスキープリズム24の正常光と異常光との交点と一致するように配置する。
【００３４】
従って、対物レンズ33から互いに平行で横方向に僅かにずれた２個の照明光が出射し、ｘ−ｙステージ23上に配置した欠陥検査されるべき位相シフトマスク10に垂直に入射する。この結果、位相シフトマスク10は互いにコヒーレントで互いにずれた２個の照明光により照明されることになる。
【００３５】
位相シフトマスク10からの２個の反射光は、対物レンズ33を経てノマルスキープリズム24により合成され、偏光ビームスプリッタ32及び結像レンズ34を経て２次元撮像装置25に入射する。
２次元撮像装置25には、ノマルスキープリズム24により画像合成された合成画像が投影されることになる。合成される２個の画像は互いにコヒーレントな照明光による画像であるから、合成された画像は干渉画像となる。従って、２次元撮像装置25の出力信号は、反射光の振幅と位相情報により決定される強度に基づくものとなる。
【００３６】
その後、２次元撮像装置25の出力信号を順次読み出し、画像信号増幅器31を経て比較回路29に供給する。また、基準画像光学系12からの基準画像信号も画像信号増幅器31を経て比較回路30に供給する。そして、比較回路29において、検査画像信号と基準画像信号とを比較して欠陥検出信号を出力する。
【００３７】
ノマルスキープリズム24は、偏光方向に対して楔の角度が45°になるように設定されているから、２個の画像は45°だけ横方向にずれて合成される。この横ずらし量は、ノマルスキープリズム24による正常光線と異常光線とのなす偏角と対物レンズ33の焦点距離とによって自在に設定でき、また、ノマルスキープリズム24の楔の角度を変えることにより、検出対象となる欠陥の平面上の大きさに応じて任意に設定できる。この結果、図４に示す合成画像が２次元撮像装置25上に投影されることになる。
【００３８】
合成画像は、互いにコヒーレントな照明光により形成された２個の画像からなる合成画像であるから、２次元撮像装置25から出力される画像信号は、振幅だけでなく位相情報も含む干渉画像信号となる。このような画像の干渉は、横ずらしした方向に対して、位相シフトマスクからの反射光の位相の変化に応じた干渉が発生することから、一般に微分干渉と呼ばれており、得られた画像は同方向に対する微分干渉画像となる。
【００３９】
このようにして得られた微分干渉画像では、位相シフトマスク10の表面形状の変化する輪郭の信号強度が遮光パターン２、シフタ部3a及び非シフタ部3bにおける信号強度に対して変化した画像が得られることになる。この画像は、位相シフトマスク10における、シフタ部3a及び非シフタ部3bの輪郭に対して得られるだけではなく、シフタ部3a及び非シフタ部3bに存在する欠陥の輪郭に対しても得られる。
【００４０】
これらの信号強度は、正常光線と異常光線との間の位相差に応じて変化し、ノマルスキープリズム24の位置を調整することによって自在に変化させることができるので、これを適切に調整することにより、欠陥の輪郭に応じて生じる信号の強度と、シフタ部3a及び非シフタ部3bの輪郭に応じて生じる信号の強度との間に大きな変化を与えることができる。
【００４１】
そして、検査画像光学系11によって得られた検査画像27と基準画像光学系12によって得られた基準画像28は比較回路29で比較され、図６に示すように、検査画像27から基準画像28に対する異なるエッジ情報30だけを抽出して、これを画像として出力し、この画像は、欠陥部分の輪郭のみを取り出すことができるから、その欠陥位置を特定するためのアドレス、欠陥の大きさ及び欠陥の深さ方向に応じた信号が得られ、これによって、位相シフトマスクの欠陥を検出することができる。
【００４２】
・実施例２
実施例２の欠陥検査装置は、実施例１の装置に比べてより一層解像力が高い欠陥検査装置であって、図７に示すような構成を有する。
すなわち、検査画像27と基準画像28の双方を同一の画像光学系を用いて得るとともに、照明光を発生する光源として波長が488nm であるＡｒレーザビームを発生させるレーザ発振器20を用いたものであり、レーザ発振器20から放出されたレーザビームをエクスパンダ及びコリメータレンズ（図示せず）を経て音響光学素子21に入射させ、主走査方向（ｘ方向）に高速で振動させる。
【００４３】
このレーザビームはリレーレンズ22を経て偏光ビームスプリッタ32に入射し、その偏光面で反射し画像光学系を構成するノマルスキープリズム24に入射する。
レーザビームはノマルスキープリズム24により僅かに横ずらしされた２本のビームが発生し、これら２本のビームは、ノマルスキープリズム24と共に画像光学系を構成する対物レンズ33で集束され、ｘ−ｙステージ23上に載置した検査すべき位相シフトマスク10に入射する。
【００４４】
前記ステージ23には、主走査方向及びこれと直交する方向にステージを移動させる駆動機構35を有する。従って、位相シフトマスク10は互いに微小変位した２本の集束ビームにより形成された２個の微小スポットにより２次元的に走査される。
【００４５】
位相シフトマスク10で反射した２本のレーザビームは対物レンズ33で集光され、ノマルスキープリズム24により合成される。合成された反射ビームは偏光ビームスプリッタ32を透過し、結像レンズ34を経てリニアイメージセンサ26に入射する。このリニアイメージセンサ26は、主走査方向と対応する方向にライン上に配列した複数の受光素子を有する。従って、位相シフトマスク10からの反射ビームがリニアイメージセンサ26を高速で走査することになる。リニアイメージセンサ26の各受光素子は、マスクされた微小な光入射面を有する共焦点光学系を形成しているため、フレア光が除去された高い分解能の微分干渉画像を撮像することができる。
【００４６】
リニアイメージセンサ26からの出力信号は、１ライン毎に読み出して画像信号増幅器31に供給され、 2ラインの出力信号のうち、一方の出力信号は、遅延回路36を経て比較回路29に供給され、他方の出力信号は、遅延回路36を経由させずに直接比較回路29に供給される。
遅延回路36の遅延量は、検査すべきパターンの周期性を考慮して自在に設定でき、また、比較回路29は、直接供給された画像信号と遅延回路36経由して供給された画像信号とを比較し、この両者の信号波形の差から欠陥検出信号を発生させる。
【００４７】
この欠陥検査装置の駆動制御は、同期信号発生回路37から供給される同期信号により行なう。同期信号発生回路37からＡＯドライバ38にＡＯ同期信号を供給し、ＡＯドライバ38により音響光学素子21を駆動制御する。また、同期信号発生回路37からステージ駆動回路35に同期信号を供給して、駆動機構（図示せず）によりｘ−ｙステージ23をｘ及びｙ方向に移動させる。さらに、同期信号発生回路37からＣＣＤドライバ39に同期信号を供給してリニアイメージセンサ26の各受光素子に蓄積された電荷を１ライン毎に読み出す。さらにまた、欠陥座標記憶回路40に同期信号発生回路37から同期信号を供給すると共に欠陥検出信号も供給し、欠陥が存在するアドレスを特定すると共にそのアドレスを記憶する。
【００４８】
従って、実施例２の欠陥検査装置では、このように構成することにより、欠陥が存在するアドレスを正確に検出することができる。
【００４９】
本発明は上述した実施例だけに限定されず種々の変更や変形が可能である。例えば基準画像情報として、検査すべき位相シフトマスク10の全体の画像信号をメモリ記憶しておき、検査工程で得られた画像信号をメモリに記憶されている画像信号と比較することにより欠陥の存在を検出することもできる。
【００５０】
また、図４の場合では、位相シフトマスク10の検査すべきパターンの周期性に着目し、この周期変化方向（ｘ、ｙ方向）に対して45°方向に横ずらしした場合について示してあるが、種々の検査対象となる位相シフトマスク10のパターン形状及び周期方向あるいは欠陥のパターンによっては、45°とは異なる方向に横ずらしするように装置構成してもよい。
【００５１】
さらに、上述した実施例ではいずれも、画像光学系11,12 を構成する光学素子としてノマルスキープリズム24を用いているが、ウォラストンプリズムやロッションプリズムのような２光束を発生させる光学素子を用いることもできる。
【００５２】
さらにまた、上述した実施例では、λ／２の位相差を与える位相シフタを有する位相シフトマスク10の欠陥検査について説明したが、λ／６、λ／３、２λ／３等の所望の位相差を与える位相シフタが形成されている位相シフトマスクの欠陥検査にも本発明が適用できることは言うまでもない。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、上述した構成の画像光学系を用いて位相シフトマスク表面からの僅かに横ずらしした２個の反射光の合成によって得られる位相シフトマスクの表面形状を表わすエッジ情報が得られ、検査画像から基準画像に対する異なるエッジ情報だけを抽出することによって、シフタ部と非シフタ部に、従来の欠陥検査装置では検出できないような微小欠陥が存在している場合であっても、その欠陥の輪郭を信号強度の変化として正確に検出することができるという顕著な効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従う位相シフトマスクの欠陥検査装置（実施例１）の概略構成の一例を示す線図である。
【図２】シフタ部及び非シフタ部に欠陥を有する位相シフトマスクの構成を示したものであり、(a) は平面図、(b) は(a) のII−II線断面図である。
【図３】シフタ部及び非シフタ部に欠陥が存在しない位相シフトマスクの構成を示したものであり、(a) は平面図、(b) は(a) のIII −III 線断面図である。
【図４】２個の反射光によって合成された画像の一例を示す線図である。
【図５】画像検出器上に投影される位相シフトマスクの微分干渉画像の一例を示す線図である。
【図６】画像検出器上に投影された検査画像と基準画像から欠陥を検出する信号処理を示す線図である。
【図７】実施例２の位相シフトマスクの欠陥検査装置の概略構成の一例を示す線図である。
【符号の説明】
１ 透明基板
２ 遮光パターン
３ 光透過開口パターン
3a シフタ部
3b 非シフタ部
４ 凸状欠陥
５ 凹状欠陥
10 位相シフトマスク
11 検査画像光学系
12 基準画像光学系
13 光放出手段
14 微分干渉光学系
15 画像検出器
16 信号処理回路
17 水銀ランプ
18 集光レンズ
19 バンドパスフィルタ
20 レーザ発振器
21 音響光学素子
22 リレーレンズ
23 ｘ−ｙステージ
24 ノマルスキープリズム
25 ２次元撮像装置
26 リニアイメージセンサ
27 検査画像
28 基準画像
29 比較回路
30 欠陥のエッジ情報
31 画像信号増幅器
32 偏光ビームスプリッタ
33 対物レンズ
34 結像レンズ
35 ｘ−ｙステージ用駆動回路
36 遅延回路
37 同期信号発生回路
38 ＡＯドライバ
39 ＣＣＤドライバ
40 欠陥座標記憶回路
Claims (8)
- 透明基板上に複数の光透過開口を規定する遮光パターンを具え、互いに隣接する光透過開口のいずれか一方に、これらを透過する露光光間に位相差を与える位相シフタが形成されている位相シフト部を有する位相シフトマスクの欠陥検査装置であって、
特定波長域の光を放出する光放出手段と、
この光放出手段から放出された光を受光し、互いに異なる偏光状態の２つの光を出射させ、これらの光を位相シフトマスクの表面上に互いに対し特定方向に僅かに横ずらしさせて照射し、前記位相シフトマスクの表面からの２個の反射光を合成して干渉画像光を形成する微分干渉光学系と、
前記微分干渉光学系から出射した干渉画像光を受光して検査画像を出力する画像検出器と、
この画像検出器から出力される検査画像と、基準画像光学系から出力される基準画像又はメモリに記憶されている基準画像とを比較して欠陥を検出する信号処理回路とを具え、
前記微分干渉光学系の横ずらし量は、位相シフトマスクに形成されている位相シフト部の開口寸法の１／４以上１／２未満に設定され、
前記信号処理回路は、前記検査画像と基準画像とを比較することにより、光透過開口に存在する欠陥の輪郭に沿って形成されるエッジ情報だけを抽出して欠陥を検出する比較手段を有することを特徴とする位相シフトマスクの欠陥検査装置。 - 前記光放出手段は、光源としての水銀ランプと、この水銀ランプから放出された光を集光する集光レンズと、この集光レンズを透過した光のうち特定の波長域の光を選択的に透過させるバンドパスフィルタとを有する請求項１に記載の位相シフトマスクの欠陥検査装置。
- 前記光放出手段は、光源としてのレーザ発振器と、このレーザ発振器から放出されるレーザ光を主走査方向に振動させる音響光学素子と、リレーレンズとを有する請求項１に記載の位相シフトマスクの欠陥検査装置。
- 前記微分干渉光学系は、ノマルスキープリズムを有する請求項１、２又は３に記載の位相シフトマスクの欠陥検査装置。
- 前記画像検出器は、主走査方向と対応する方向に複数の受光素子をライン状に配列したリニアイメージセンサである請求項１〜４のいずれか１項に記載の位相シフトマスクの欠陥検査装置。
- 前記画像検出器は、複数の受光素子を２次元アレイ状に配列した２次元撮像装置である請求項１〜４のいずれか１項に記載の位相シフトマスクの欠陥検査装置。
- 前記微分干渉光学系は、異なる偏光状態にある２個の光を、位相シフトマスクの表面上に互いに対し45°の方向に横ずらしさせて照射する請求項１〜６のいずれか１項に記載の位相シフトマスクの欠陥検査装置。
- 前記位相シフトマスクを、主走査方向及びこれと直交する方向に移動可能なｘ−ｙステージ上に載置する請求項１〜７のいずれか１項に記載の位相シフトマスクの欠陥検査装置。
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