JPH05119468A - マスク検査装置 - Google Patents

マスク検査装置

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JPH05119468A
JPH05119468A JP30823891A JP30823891A JPH05119468A JP H05119468 A JPH05119468 A JP H05119468A JP 30823891 A JP30823891 A JP 30823891A JP 30823891 A JP30823891 A JP 30823891A JP H05119468 A JPH05119468 A JP H05119468A
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JP
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light
phase shift
pattern
mask
illumination
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JP30823891A
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Inventor
Nobutaka Umagome
伸貴 馬込
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Original Assignee
Nikon Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来の装置では不可能であった位相シフトパ
ターンの形状の欠陥や膜厚むら等を検出できるマスク検
査装置を提供する。 【構成】 落射照明系(ピンホール板P1 ,レンズL
1 ,L2 )と透過照明系(ピンホール板P2 ,レンズL
5 ,L6 )を備え、各照明光の波長は位相シフト部(基
板1+位相シフトパターン3)からの反射光強度の高い
波長λ1 と透過光強度の高い波長λ2 に設定される。少
なくとも落射系は共焦点光学系として構成されており、
Crパターン2上を含む位相シフトパターン3表面の欠
陥(凹凸)が検出される。対物光学系に位相シフトパタ
ーン3の厚さに対応する軸上色収差をもたせ、透過系を
ガラス基板1表面に、落射系を位相シフトパターン3表
面に合焦させても良い。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子製造のリソ
グラフィ工程において、被投影原板として用いられるフ
ォトマスク(レチクルとも言う)の欠陥を検査するため
の装置に関し、特に、透過光の位相をシフトさせる位相
シフト部を備えた位相シフトマスクの検査に適する欠陥
検査装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体素子製造工程のリソグラフィ工程
において、被投影原版として用いられるフォトマスク
は、一般には露光光に対してほぼ透明なガラス基板上に
クロム等の金属からなる遮光パターンが形成された構造
をなしており、遮光部と透明部だけから構成されてい
た。
【0003】このようなフォトマスクの欠陥検査は、フ
ォトマスクの投影像を検出して、投影像の明暗分布が所
定の明暗分布となっていかる否かを比較判断する方法が
採用されている。具体的には、フォトマスクに対してブ
ロードバンド光を照射してその投影像を検出し、この検
出信号を画像処理することにより、パターンの設計デー
タや他のフォトマスクの検出データ等とを比較して、フ
ォトマスクパターンの欠陥(欠落、クロム等の遮光部材
の透過部への付着等)を検出する。
【0004】一方、近年、回路パターンの微細化に対応
するために、フォトマスクの特定の箇所に透過光の位相
を変化させる位相シフト膜(誘電体膜)を付加し、投影
像のコントラストを高める位相シフ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、空間波長変調法の位相シフトマスクに関する技術が
開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
欠陥検査装置においては、マスクの透明部と遮光部の形
状に関する欠陥を検査することは容易であるが、遮光部
上に存在する微細なゴミ等の検出は困難であり、マスク
検査後にこれらのゴミ等が透明部上に移動して、実際の
リソグラフィ工程における投影像に異常が生じる問題が
あった。
【0006】また、前述したような位相シフトマスクを
検査する場合には、マスク上に形成された位相シフト部
が、マスクの透明部と同様に露光光に対して透明である
ため以下のような問題が生ずる。まず、従来の透過光に
よる投影像を検出する欠陥検査装置では、透過光強度の
みに着目しているので、位相シフト部で若干の強度減少
が生じる(位相シフト部材で検査光が吸収されるため)
ものの、これをコントラスト良く見つけることが困難で
ある。特に、位相シフト部が大面積である場合には、マ
スクのガラス基板裸面部(以下単に透明部という)と位
相シフト部との判別が全くできない問題がある。
【0007】さらに、位相シフトマスクにおいて重要な
ことは、透明部の所定の箇所に位相シフト部材が正確に
被着されているかどうかということであり、位相シフト
部材の厚みは設計値から±10%以内が許容範囲であ
る。このため、マスク検査装置には、位相シフト部の厚
みムラや、欠損をさがし出すことが求められている。し
かし、前述したように従来の検査装置では、位相シフト
部自体の判別が難しいことから、位相シフト部の厚みム
ラや形状不良、更に部分的な欠落や、これら欠落部がゴ
ミとなって他の部分に飛散している場合等の検出を行う
ことが殆ど不可能であった。
【0008】加えて、マスクの遮光部上に位相シフト部
材が付加される部分が存在するが、従来の透過光を利用
する方法では、そのような場所に光が届かないため検査
することは本質的に不可能であった。これらの遮光部上
の位相シフト部材は、本来的にはリソグラフィ工程にお
いて転写されないので詳細な検査は不要であるが、位相
シフト部の検査として、位相シフト部材が十分に透明部
を覆って遮光部上に掛っているか否かの検査は必須であ
る。さらに、品質管理の面からも遮光部上の位相シフト
部材のカケや欠損等をチェックする必要がある。
【0009】そこで、本発明ではフォトマスクの検査装
置において、従来の透過光を利用した検査方法では検出
できない遮光部上の検査を可能とすると共に、位相シス
トマスクにおける位相シフトパターン(位相シフト部材
からなるパターン)等の検査をも可能とし、さらにこれ
らの検査精度を従来に比較して格段に向上させることが
可能な検査装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的達成のために本
願請求項1記載の発明では、基板上に所定のパターンが
形成されたフォトマスクを検査対象とするマスク検査装
置において、前記フォトマスクのパターン形成面に落射
照明光を集光させる照明手段と、前記パターン形成面か
らの反射光による集光箇所の像を結ぶ対物光学系と、該
対物光学系のほぼ結像位置に配置されたピンホール板
と、該ピンホール板を通過した前記反射光を検出する反
射光検出手段とを備えてたマスク検査装置を提供する。
【0011】また、請求項2記載の発明では、基板上に
所定のパターンが形成されたフォトマスクを検査対象と
するマスク検査装置において、前記フォトマスクのパタ
ーン形成面に、落射照明光を集光させる落射照明手段
と、同じく透過照明光を集光させる透過照明手段と、前
記パターン形成面からの反射光及び/又は透過光による
集光箇所の像を結ぶ対物光学系と、該対物光学系のほぼ
結像位置に配置されたピンホール板と、該ピンホール板
を通過した前記反射光及び/又は透過光をそれぞれ検出
する検出手段とを備えたマスク検査装置を提供する。
【0012】ここで、請求項3記載の発明では、請求項
2に記載のマスク検査装置において、前記フォトマスク
が透過光の位相を変化させる位相部材が付加された位相
シフト部を有するものである場合に、前記対物光学系が
前記落射照明光の波長λ1 と前記透過照明光の波長λ2
とで前記位相部材の厚さに対応する軸上色収差をもつも
のとしていることを特徴とする。
【0013】さらに、請求項4記載の発明では、請求項
1,2又は3に記載のマスク検査装置において、前記対
物光学系からの光束を分割する光路分割手段を有し、こ
こで分割された2光束の結像位置若しくはその近傍にそ
れぞれピンホール板が配置されたものとなっている。
【0014】一方、請求項5記載の発明では、請求項
1,2,3又は4に記載のマスク検査装置において、前
記ピンホール板が、光軸方向に対して任意に移動可能に
構成されている。
【0015】
【作用】本発明は上記のように構成されているため以下
の作用を奏する。即ち、本発明では、マスク検査装置に
おいて、従来の透過光を利用する検査手段に替え、或は
これに加えて落射照明系による反射光を利用する検査手
段を備えている。この反射系を利用することで、従来の
透過系のみでは判別できなかった遮光部上のごみや凹凸
等の検査が可能となっている。
【0016】さらに、この落射照明系による光学系は、
共焦点光学系で構成されており、一方の焦点を被検査対
象となるマスク面上の所定の位置に設定し、他方の焦点
にピンホール板を配設したことで、マスク面上の焦点に
位置する部材の微少なポイントのみを捕えることが可能
となっている。即ち、共焦点光学系の特性により非常に
焦点深度が浅いので、この物体側の焦点ポイントを例え
ば位相シフト部の表面位置に設定すれば、位相シフト部
材の表面のみを検出することができる。
【0017】このため、本発明に係る検査装置では、マ
スク上に形成された位相シフト部の検査が容易かつ精密
に行うことができ、位相シフト部の欠陥を発見するとが
できると共に、マスクの遮光部上にかかった位相シフト
部材の欠陥や厚みのばらつき等も発見できるものとなっ
ている。
【0018】従って、本発明にかかるマスク検査装置で
は、この落射照明系によりマスクの全面を走査すること
で、フォトマスクの欠陥等の検査が行える。また、従来
の透過光による投影像を利用した検査装置に組入れる事
も可能であり、このような装置では従来の透過系を利用
する方法で遮光部のパターン検査を行い、落射照明の反
射光をモニターすることで、位相シフト部若しくは遮光
部の裏面部のパターン検査を行なえば良い。この場合に
は、透過系による投影像の検出系と落射照明系の反射光
による検出系とを別個に用意して切り替え可能に構成す
るか、或は検出系の光路中にハーフミラー等を設けて検
出系を分割可能に構成すると良い。
【0019】ここで、請求項2に記載の発明では、透過
系の光学系もいわゆる共焦点光学系で構成し、透過照明
手段として透過照明光をフォトマスクのパターン形成面
上に集光させる構成としている。このため、この発明に
係る検査装置では、検出系となる対物光学系を反射系と
透過系とで共用させることが可能であり、前述したよう
な検出系の分割は不要である。
【0020】ところで、請求項2記載の発明のように、
透過系と反射系とを共に共焦点系で構成する場合、双方
の照明光として同じ波長の光を用いる場合には、対物光
学系の基本設計はその波長にあわせて設計すればよく、
検査時には透過系と反射系の検出を別個に行えばよい。
透過系と反射系とで異なる波長の光を使用する場合に
は、検出系において波長選択して別個に検出すること
で、透過系と反射系とを同時に検査を行うことが可能で
ある。この場合には、それぞれの光に対して対物光学系
が共焦点となること、即ちこれらの光に対して色消し条
件を満足させる必要がある。
【0021】ここで、請求項3に記載の発明では、これ
らの波長の相違による焦点位置の相違(光軸上の色収差
となる)を考慮して、その二つの波長の光における焦点
間距離が、予め位相シフト部材の厚みと同じになるよう
に対物光学系を構成している。そして、反射系の焦点を
位相シフト部の表面位置に設定し、透過系の焦点位置を
位相シフト部の裏面位置(ガラス基板のパターン形成
面)に設定する。このように構成すると、透過光も反射
光も同一焦点に結像することになり(即ち、共通の焦点
位置にピンホール板を配置すれば良い)、反射光の検出
により位相シフト部の表面が検知され、透過光の検出に
よりクロム等の遮光パターンが検知されることとなり、
これらの双方の検査を精度良く同時に行うことができ
る。
【0022】ところで、透過系と反射系との双方を利用
して検出系を構成する場合には、フォトマスクの位相シ
フト部(ガラス基板+位相シフト部材)に対し、反射強
度の強い波長の光を落射照明系に使用し、逆に透過強度
の強い波長の光を利用して透過照明を行なうことが望ま
しい。
【0023】ここで、一般的な位相シフトマスクは、通
常のマスクの透過部を構成するガラス基板の上に、屈折
率n,厚さdの透明物質を形成させることで作製され
る。この時、屈折率n,厚さdは露光光の波長をλとす
ると、以下の(1) 式で表される関係を満足するものとな
っており、マスクのガラス基板のみの部分と位相シフト
部材を付加した部分とを透過した露光光の位相にλ/2
(π)の差をつけるものとなっている。 (n−1)d=λ/2 又は (n−1)d=Nλ+λ/2(Nは整数) …(1) 式
【0024】ここで、フォトマスクに用いる位相シフト
部材にはSOG(Spin on Glass) と呼ばれる物質が一般
的に用いられている。これは、スピンナーで塗布可能で
あり、EB(電子ビーム)で露光後、熱を加えることで
SiO2 になるものである。そして、マスクの透明部を
構成するガラス基板(ガラスブランク)とほぼ屈折率が
等しい。しかしながら、フォトマスクのパターンエッチ
ングのために、マスク表面にはエッチングストッパーが
蒸着(又はスパッター)されており、このガラス基板と
位相シフト部材との境界面で反射光が存在する。
【0025】このため、この位相シフト部材が1つの薄
膜と同様の作用を生じさせるため、位相シフト部材の厚
みdの影響で、ある波長λR では反射率が上がり、ある
λTでは透過率が上ることになる。たとえば、位相シフ
ト部材に対して反射を考えると、往復で2ndの光路長
がある。この光路長に対し、 2nd=NλR (N:整数) …(2) 式 を満たす波長λR の光は高反射光になり、 2nd=(N+1/2)λT (N:整数) …(3) 式 を満たす波長λT の光は高透過光となる。
【0026】よって、式(1) に位相シフト部材の屈折率
n=1.5,露光光の波長λ=365nm(Hgランプ
i線)を代入すると、位相シフト部材の厚みd=365
nmとなる。このため、式(2) より高反射光となる波長
λR の現実的な数値の一例を挙げると、1095nm,
547nm,365nmとなる。また、式(3) より高透
過光となる波長λT の現実的な数値の一例は、730n
m,438nm,313nmとなる。
【0027】さて、Hgランプには上記の数値のうち、
547nmに近いe線(546nm)と438nmに近
いg線(436nm)とが存在し、それぞれが波長λ
R ,λT の条件を満足する。従って、本発明にかかるマ
スク検査装置の光源として、Hgランプを用い、その光
束中から波長λR ,λT の光を抽出することで照明光が
容易に得られる。即ち、反射系には波長λR (e線)、
透過系には波長λT (g線)の照明光を用いてそれぞれ
の照明を行なえば良い。
【0028】このように、照明光の波長を選択すること
で、マスク上の遮光部(Crパターン部)からは反射光
(波長λR の光)のみ、透明部(ガラス基板のみ)では
透過光(波長λT の光)とわずかな反射光(波長λR
光、大半は透過してしまう)、位相シフト部部(ガラス
基板と位相シフト部材)では反射光(波長λR の光)と
透過光(波長λT の光)とが検出されることとなる。こ
の時に透過光と反射光とを別々に検出する為に、検出系
としてのデテクタにはλR 用とλT 用を用意しておき、
検出光をダイクロイックミラー等で波長分離して、波長
λR ,λT と分割しておくと良い。
【0029】ここで、請求項4に記載の発明では、この
ように波長ごとの分割を行う場合と共に、単に検出系を
2系統にする場合が考えられる。後者の場合には、ピン
ホール板の相対位置を結像側焦点位置と若干ずらして配
置することで、被検出面の凹凸が正確に認識できるもの
となる。
【0030】即ち、本発明では焦点深度の浅い共焦点系
の光学系を使用しているためピンホール板の位置が正確
に像側焦点位置に配設されている場合には、検査対象と
なる例えば位相シフト部の表面が設計値通りに平面で構
成されていれば、この表面部が物体側焦点と合致して落
射照明系の照明光が反射されて検出系で検出される。そ
して、位相シフト部表面に欠損(凹部)もしくはゴミ
(凸部)が存在する場合には、正確に反射されないため
この検出状態が異なることから、位相シフト部の欠陥が
検出される。しかしながら、ここで検出される欠陥は、
通常の表面とは異なることを示すに過ぎず、その欠陥が
欠損なのかゴミなのか、即ち凹凸の何れによるものかが
区別できない。
【0031】ところで、これらの現象はピンホール板が
正確に焦点位置に配設されている場合を前提とするが、
逆にピンホール板を光軸方向で前後に移動させると、被
検出対象となる物体側の焦点位置に対してピンホール板
を移動させた方向に被検出位置が移動する。従って、仮
に光軸上で像側焦点位置より離れた位置にピンホール板
を設置すれば、位相シフト部の表面より離れた位置を検
査する事となり、ここにゴミ等が付着していれば、ゴミ
の部分で反射光強度が強まる。
【0032】これを利用して、先の検出系の2系統の
内、1系統のピンホール板を正確な焦点位置に配置し、
他の1系統ではやや焦点位置よりずらして配設すること
で、前者で検出不良を生じた場合(不良部分があること
を示す)、後者の検出強度が向上すればその不良部分が
ゴミ(若しくは表面の凸部)等であると判別でき、逆に
後者の検出強度が変化せず或は減少すれば、その表面に
凹部が存在することが判別できるものとなる。この検出
系は、2系統に限定されるものではなく、さらに多くの
検出系に分割すれば検出内容をより細かく判別できるも
のとなる。
【0033】また、請求項5記載の発明のように、ピン
ホール板の位置を光軸方向で移動可能に構成すれば、マ
スク検査中に例えば表面不良の存在するポイントで、ピ
ンホール板を光軸上で前後に移動させることで、その不
良部分の判別(凹部か凸部かが判断できる)を行うこと
ができる。
【0034】さらに、このように移動可能に構成したこ
とで、例えば位相シフト部の表面と裏面の位置を検出す
ることが可能となり、これらの表裏面間の間隔を計測す
ることで、位相シフト部材の厚みの計測を行うことがで
きるものとなる。
【0035】
【実施例】以下実施例を通じ本発明をさらに詳しく説明
する。図1に本発明の一実施例に係るマスク検査装置の
概略構成を示す。この実施例では、X−Y−Zステージ
RS上に載置された位相シフト部付きのマスクRを被検
査対象としている。このマスクRは、ガラス基板1上に
遮光部となるCrパターン2が形成されており、透明部
となるガラス基板裸面部(Crパターン2が形成されて
いない部分)の内、所定の部分に位相シフトパターン
(位相シフト部材で形成されたパターン)3が端部がC
rパターン2上にかかるように形成されている。
【0036】この装置に於る検査照明光源としては、不
図示のHgランプ光源からの光束を波長分離して得られ
た波長λ1 (e線など)と波長λ2 (g線)の光をそれ
ぞれ落射照明系と透過照明系の照明光に用いている。落
射照明系では、波長λ1 の照明光で物体ピンホール板P
1を照明し、その像をレンズL1 ,L2 、ハーフミラー
HM1 等からなる落射光学系を介してレンズL2 の焦点
位置に結ぶ。一方、透過照明系では、波長λ2 の照明光
で物体ピンホール板P2 を照明し、その像をレンズL
5 ,L6 等からなる透過光学系を介してレンズL6 の焦
点位置に結ぶ。なお、これらの照明系は絞りM1 ,M2
によって決まるレンズL2 ,L6 のNAで検査領域を限
定する。
【0037】そして、これらの照明によりこの検査領域
で反射・透過した光は、それぞれ対物光学系を構成する
レンズL2 ,L3 、ハーフミラーHM1 等を介して再び
ピンホール板P3 に、検査領域の像を結像する。さら
に、その透過光がレンズL4 を介してダイクロイックミ
ラーHM2 に入射する。検査光はここで波長分離され、
波長λ1 の光(落射照明系による反射光)はディテクタ
1 に入射し、波長λ2の光(透過照明系による透過
光)はディテクタD2 に入射し、それぞれの検出光量に
応じた強度の検出信号S1 ,S2 を得る。
【0038】ここで、これらの光学系はいわゆる共焦点
光学系となっているため、ピンホールP1 ,P2 の作る
スポットサイズに応じた(ピンホールの像の大きさに相
当する)部分、即ち、マスクRのごく限られた一部の情
報のみが得られる。さらに焦点深度が浅いことから、合
焦位置を例えば位相シフトパターン3の空気側の表面位
置に設定することで、位相シフトパターン3の表面(表
層部)のみを観察することができる。
【0039】また、これらのピンホール板P1 ,P2
3 は全て光軸方向に移動可能に構成(図示せず)され
ており、焦点位置を変化させることにより、被検査対象
となる検査領域の位置変更が可能に構成されている。例
えば、位相シフトパターン3の空気側の表面位置に対応
するように設定したピンホール板P1 ,P2 の位置を、
光軸上で遠ざけると、これらの検査対象位置は図中の下
方に移動する。従って、例えば位相シフトパターンが形
成されていないマスク等を検査する場合には、ガラス基
板のパターン形成面位置に物体側焦点が配置されるよう
に、ピンホール板P1 ,P2 を配置すればよい。この場
合、ピンホール板P3 の位置もこれにあわせて移動させ
る必要がある。ただし、ピンホール板P1 ,P2 を移動
させず、ピンホール板P3 のみを微少移動させても物体
側焦点位置の近傍を検査することが可能である。
【0040】次に、この装置におけるマスク検査方法を
説明する。この装置でマスク検査を行う場合には、マス
クR製作用の基本設計データ(Crパターン2の配置や
位相シフトパターン3の有無等)と前述した検出信号S
1 ,S2 とを比較して行う。この基本設計データの情報
は、EBによるレチクル製作用として不図示の記憶手段
に蓄積されたものを用いる。
【0041】これらの比較検出結果の一例を、図2を用
いて説明する。この図は、マスクR上の、透明部11
(ガラス基板1のみの部分)、位相シフト部13a(ガ
ラス基板1上に位相シフトパターン3のみが形成されて
いる部分)、Cr部12(ガラス基板1上にCrパター
ン2のみが形成されている部分)、Cr上位相シフト部
13b(Crパターン部2上に位相シフトパターン3が
形成されている部分)について、それぞれの検出信号S
1 とS2 と比較したものである。なお、この実施例で
は、物体側の焦点が共に位相シフトパターン3の上部表
面位置に設定されている。
【0042】この図からも明らかなように、透過系の検
出信号S2 を見ると、透明部11および位相シフト部1
3aでは検出信号強度がハイレベルとなる。これは、こ
れらの部分においては、透過照明光がほぼすべて透過す
るためであるが、位相シフト部13aでは若干の吸収等
の影響で透明部11よりやや小さくなる。しかしなが
ら、Cr部12では全く検出されないため、Crパター
ン部2の欠陥検査はこの透過信号のみでも可能である。
【0043】つぎに、落射照明系による反射光の検出信
号S1 を見ると、透明部11ではほぼ全て透過してしま
うため反射せず、この部分からの検出信号は殆ど無い。
これに対し、位相シフト部13aでは位相シフト部材の
厚みの影響から落射照明光(波長λ1 )に対して高い反
射率を有するため、検出信号強度もハイレベルとなる。
従って、位相シフトマスクで特に重要な、位相シフト部
については、検出信号S1 とS2 と相互比較によって、
その形状並びに欠陥の検査が可能となる。
【0044】さらに、この位相シフト部13aから検出
信号のレベルにばらつき等がある場合には、位相シフト
部材の厚みにばらつきがあることが検知される。
【0045】また、図2のCr部12とCr上位相シフ
ト部13bからの検出信号S2 信号は、Crパターン2
の存在による高い反射率の影響で、相互ともハイレベル
となるが、共焦点系の特徴によりピンホールP3 のホー
ル径と光軸方向の位置の最適化により、これらは容易に
分離することができる。例えば、本実施例では位相シフ
ト部材の表面に焦点が位置するように設定されている
が、この位置決め精度を向上させ、ピンホール系を絞る
と、Cr部12からの検出信号は図中点線で示したよう
に低下する。
【0046】一方、マスクRの位相シフト部13a若し
くはCr上位相部13bに欠陥が存在する場合につい
て、図中では一部欠損が生じたものを示している。この
図からも明らかなように、位相シフトパターン3表面位
置に反射面が存在すれば(欠陥がない正規の表面)、ハ
イレベルの検出信号が得られることは前述した通りであ
るが、ここに欠損が生じている場合、即ち、この検査領
域面上に検査対象となる位相シフトパターンの表面が位
置しない場合には、ここからの反射光が極めて弱くなる
ため、検出信号S1 の強度が部分的に低下する。この状
態から、この位置に欠陥が生じていることが検知でき
る。さらに、この欠陥位置の検出の際に、ピンホール板
3 の光軸方向の位置を変化させることで、この欠陥が
欠損であるのか、或はゴミ等の付着によるものなのかが
判別できる。
【0047】以上の検査は、マスク上の一断面における
検出信号強度情報から判別されるものであるが、実際に
はこれらの検出信号をスキャニング画像データとして不
図示のメモリ等に取込み、検出信号S1 ,S2 の位置情
報と共に画面を再構成して表示したり、あるいはデータ
比較による欠陥を表示したりする。
【0048】さらに、眼視等の要求には、ピンホール板
1 〜P3 を取り除くか、視野を照明する大きめのピン
ホールに交換してピンホール板P3 と共役な位置を眼視
したり、TVカメラを置くことで可能となる。これら
は、欠陥発見後の目視チェック用として使うことができ
る。
【0049】図3は、位相シフトパターン3a上にCr
パターン部2aが形成された位相シフトマスクについて
の検出信号S11とS22とを比べたものである。図に示さ
れるように、このような構成のマスクについても図2の
場合と同様に欠陥検査ができる。即ち、遮光部22では
落射照明による反射光の検出信号S11の信号がハイレベ
ルとなり、透明部(ガラス基板1のみ)では透過照明に
よる透過光の検出信号S22がハイレベルとなる。また、
位相シフト部23(ガラス基板1+位相シフトパターン
3a)では遮光部22よりやや低いハイレベル信号が得
られ(構成物質によっては位相シフト部23の方が信号
レベルが高いこともある)、位相シフトパターン3a表
面に欠損があれはその部分で信号強度が落ち込むことに
なる。
【0050】また、図4に示す他の実施例では、対物光
学系のレンズL3とピンホール板P3 との間にハーフミ
ラーHM3 を配設して検出系の光路を分割し、分割され
た光路上でピンホール板P3 と共役な位置から少し偏位
させた位置にピンホール板P4 を配設している。このピ
ンホール板P4 を透過した検出光もピンホール板P3
同様に波長分割されてディテクタ(図示せず)で検出さ
れる。
【0051】このように、像側のピンホール板P4 を偏
位させて配置したことで、この検出系ではピンホール板
3 側の検出系とは異なる位置を検査領域としている。
より具体的に説明すれば、図に示したようにピンホール
板P4 をピンホール板P3 より遠い位置に配置したこと
で、前述したようにピンホール板P3 側の検出系が位相
シフトパターン表面位置を検出するものとすれば、ピン
ホール板P4 側の検出系では位相シフト部パターン表面
のやや上方を検出するものなる。
【0052】従って、仮にピンホール板P3 側の検出系
が欠陥を検知した位置でピンホール板P4 側の検出系で
の検出強度が向上すれば、この位置での欠陥がゴミ等の
凸部によるものであることが認識される。逆に、ピンホ
ール板P4 側の検出系での検出強度が減少した場合には
欠落等の凹部であることが認識される。この場合には、
先のピンホール板を移動させて検出する場合に比較して
若干検出感度が落ちることとなるが、常に対比観察が可
能であるため、作業効率は向上する利点がある。
【0053】さらに、これらの検出領域の相対位置間隔
を、位相シフトパターンの厚みの許容誤差に設定すれ
ば、ピンホール板P3 側とピンホール板P4 側との相互
の検出強度の比較から位相シフトパターンの厚みの適正
度を検査することも可能である。
【0054】また、図5に示す他の実施例は、対物光学
系4(レンズL2,L3 )を、落射照明系の波長λ1
透過照明系の照明光の波長λ2 とで位相シフトパターン
3の厚さdに対応する軸上色収差をもつように構成した
ものである。このように構成したマスク検査装置におい
て、落射照明系の物体側焦点を位相シフトパターン3表
面位置に設定し、透過照明系の物体側焦点を位相シフト
パターン3裏面位置(パターン形成面位置)に設定すれ
ば、反射光と透過光は同じ位置にそれぞれの検査箇所の
像を結ぶ。即ち、共通の像側焦点位置にピンホール板P
5 を配置して、これを通過した光(反射光と透過光)を
それぞれ検出すれば、装置を複雑にすることなく位相シ
フトパターン3とCrパターン2の欠陥及び透明部への
異物の付着等を同時に検査することができる。
【0055】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、従
来の検査装置では検知できなかった遮光部表面の検査
や、位相シフトマスクの位相シフト部の検査を行なうこ
とが可能となる。さらに、共焦点光学系を採用したこと
で、遮光パターンや位相シフトパターンの表面の微細な
変化を敏感に検出することができる利点がある。このた
め、位相シフト部材の厚みのばらつきや欠損等の不良の
正確に検知できるものとなっている。また、落射系を透
過系と組合せた場合には、遮光パターンの検査と同時に
位相シフトパターンの検査が行えるため、検査工程にお
けるスループットの向上を図ることができる。さらに、
対物光学系の簡単な改良でTV等によるマスク欠陥の直
接確認も可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係るマスク検査装置の概略
構成図である。
【図2】本発明の一実施例に係るマスク検査装置におい
て、検査対象となるマスク上のパターンと検出信号S
1 ,S2 の関係を示した説明図である。
【図3】本発明の一実施例に係るマスク検査装置におい
て、検査対象となるマスク上のパターンと検出信号S
1 ,S2 の関係を示した説明図である。
【図4】本発明の他の実施例に係るマスク検査装置にお
いて、対物光学系の光路分割系の一例を示す説明図であ
る。
【図5】本発明の他の実施例に係るマスク検査装置にお
いて、透過照明系と落射照明系とで異なる波長の照明光
を使用し、対物光学系に軸上色収差を持たせた状態を示
す説明図である。
【符号の説明】
1…ガラス基板 2,2a…Crパターン 3,3a…位相シフトパターン 11,21…透明部 12,22…遮光部 13a…Cr上位相シフト部 13a,23…位相シフト部 L1 〜L6 …レンズ D1 ,D2 …ディテクタ(光電検出器) RS…マスク用ステージ P1 ,P2 ,P3 ,P4 ,P5 …ピンホール板 M1 ,M2 …照明絞り HM1 …ハーフミラー HM2 ,HM3 …ビームスプリッタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/027

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に所定のパターンが形成されたフ
    ォトマスクを検査対象とするマスク検査装置において、 前記フォトマスクのパターン形成面に落射照明光を集光
    させる照明手段と、 前記パターン形成面からの反射光による集光箇所の像を
    結ぶ対物光学系と、 該対物光学系のほぼ結像位置に配置されたピンホール板
    と、 該ピンホール板を通過した前記反射光を検出する反射光
    検出手段とを備えたマスク検査装置。
  2. 【請求項2】 基板上に所定のパターンが形成されたフ
    ォトマスクを検査対象とするマスク検査装置において、 前記フォトマスクのパターン形成面に、落射照明光を集
    光させる落射照明手段と、同じく透過照明光を集光させ
    る透過照明手段と、 前記パターン形成面からの反射光及び/又は透過光によ
    る集光箇所の像を結ぶ対物光学系と、 該対物光学系のほぼ結像位置に配置されたピンホール板
    と、 該ピンホール板を通過した前記反射光及び/又は透過光
    をそれぞれ検出する検出手段とを備えたマスク検査装
    置。
  3. 【請求項3】 前記フォトマスクが、透過光の位相を変
    化させる位相部材が付加された位相シフト部を有するも
    のであり、 前記対物光学系が、前記落射照明光の波長λ1 と前記透
    過照明光の波長λ2 とで前記位相部材の厚さに対応する
    軸上色収差をもつことを特徴とする請求項2に記載のマ
    スク検査装置。
  4. 【請求項4】 前記対物光学系からの光束を分割する光
    路分割手段を有し、ここで分割された2光束の結像位置
    若しくはその近傍にそれぞれピンホール板が配置された
    ことを特徴とする請求項1,2又は3に記載のマスク検
    査装置。
  5. 【請求項5】 前記ピンホール板が、光軸方向に対して
    任意に移動可能に構成されている請求項1,2,3又は
    4に記載のマスク検査装置。
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