JPH095979A - フォトマスクの製造方法およびそのフォトマスクを用いた半導体集積回路装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 位相シフタパターンを有するフォトマスクの
検査効率を向上させる。 【構成】 位相シフタパターンを有するフォトマスクの
検査工程を、異常摘出工程、第１の異常判別工程および
第２の異常判別工程の３つに分けて行う。各検査工程
は、各々異なる検査領域で行う。異常摘出を行う異常摘
出ステーション７では、フォトマスク１の全領域につい
て異常の有無を検査する。異常判別を行う異常判別ステ
ーション８では、異常の内容を分類する。異常判別を行
う位相差測定ステーション９では、位相差誤差の測定を
行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、フォトマスクの製造方
法およびそのフォトマスクを用いた半導体集積回路装置
の製造技術に関し、特に、位相シフタを有するフォトマ
スクの検査方法に適用して有効な技術に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路の微細化が進み、回路素
子や配線の設計ルールがサブミクロン・オーダになる
と、ｉ線（波長３６５ｎｍ）等の光によってフォトマス
ク上の集積回路パターンを半導体ウエハに転写するフォ
トリソグラフィ工程においては、パターン転写精度の低
下が深刻な問題となる。

【０００３】このような問題を改善する手段として、マ
スクを透過する光の位相を変えることによって、投影像
のコントラストの低下を防止する位相シフト技術が注目
されている。

【０００４】例えば特公昭６２−５９２９６号公報に
は、マスク上の遮光領域を挟む一対の開口の一方に位相
推移体を設け、この一対の開口を透過した２つの光の位
相を互いに逆相とすることにより、半導体ウエハ上にお
ける２つの光の境界部の光の強度を弱める位相シフト技
術が開示されている。

【０００５】このような位相シフト露光技術において
は、マスク（レチクル）上の光透過領域および遮光領域
からなるパターンを半導体ウエハ上に転写する際、互い
に隣接する一対の光透過領域のいずれか一方に所定の屈
折率を有する透明膜からなる位相シフタを設け、これら
の光透過領域を透過した直後の２つの光の位相が互いに
逆相となるように位相シフタの膜厚を調整する。これに
より、半導体ウエハ上では、２つの光がそれらの境界部
で互いに干渉し合って弱め合うので、パターンの投影像
のコントラストが大幅に向上し、パターン転写精度が良
好になる。

【０００６】このような位相シフト膜としては、形成が
容易であるという観点からＳＯＧ（Spin On Glass ）法
等によって形成される透明な絶縁膜が使用されるが、こ
の場合、遮光パターンを形成する金属膜上に位相シフト
膜を形成すると、その金属膜の段差、金属膜上の付着異
物に起因して位相シフト膜の厚さが局所的に設計値と異
なる結果、位相差変化が生じ、転位欠陥や焦点深度を下
げる原因となる問題がある。

【０００７】また、遮光用クロム膜の下側にシフタを形
成する方式のマスク基板がある。この方式の場合、石英
基板上に設けられた所定膜厚の透明膜上に遮光膜を被着
する必要があるが、石英基板に微小欠陥が多く発生する
他、パターン形成後にも遮光膜の一部が剥がれて欠陥と
なる場合がある。

【０００８】これらのことから位相シフトパターンを有
するマスク基板の検査が必要であり、この検査技術は、
微細な転写パターンが要求されるにつれて益々重要にな
るとともに、益々高い検査精度が要求されるものであ
る。

【０００９】このような位相シフト露光技術に用いるマ
スクの検査については、非常に微細なマスク欠陥さえも
転写してしまうことから検査および修正に高度な技術が
要求され、難しいという問題がある。

【００１０】このようなマスクの検査技術に関しては、
例えば特開平４−３２１０４７号公報に記載があり、位
相シフト膜パターンを有するレチクルを検査する際に、
同一検査装置内において、レチクルの欠陥領域を抽出す
る工程と、その欠陥領域の欠陥箇所を特定する工程とを
行う技術が開示されている。

【００１１】また、例えば特開平４−３４５１６３号公
報には、位相シフトフォトマスクの検査に際して、３種
類のリサイズデータを遮光パターンのデータから作成
し、これによって得られた参照パターンと実際のフォト
マスクのパターンとを比較することで位相シフトフォト
マスク上のパターンを検査する技術が開示されている。

【００１２】また、例えば特開平４−２２９８６３号公
報および特開平４−２２９８６４号公報には、位相シフ
トフォトマスクにおける位相変化量を検査する検査装置
について開示されている。

【００１３】また、例えば特開平４−３２８５４９号公
報には、フォーカスの合った画像、焦点深度の数倍の範
囲内で前ピン方向にわずかにデフォーカスして得られた
画像および焦点深度の数倍の範囲内で後ピン方向にわず
かにデフォーカスして得られた画像の合わせによって透
明膜等の異物を検出する技術について開示されている。

【００１４】さらに、例えば特開平６−３５１７１号公
報には、位相シフトマスクのパターンデータを検証する
技術について開示されている。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記位相シ
フタパターンを有するフォトマスク（以下、位相シフト
マスクという）の検査技術においては、以下の問題があ
ることを本発明者は見い出した。

【００１６】例えば特開平４−３２１０４７号公報に記
載の技術においては、同一検査装置内で検査するので、
複数枚の位相シフトマスク等を効率良く検査するのには
適していない。

【００１７】また、例えば特開平４−２２９８６３号公
報および特開平４−２２９８６４号公報に記載の技術
は、位相変化量のみを検査する技術が開示されているの
みで、他の検査も含めた位相シフトマスクの検査を効率
良く行うことについて検討されていない。

【００１８】また、例えば特開平４−３２８５４９号公
報に記載の技術においても、透明な異物等を良好に検出
できる技術の開示のみで、他の検査も含めた位相シフト
マスクの検査を効率良く行うことについて検討されてい
ない。

【００１９】また、例えば特開平４−３４５１６３号公
報に記載の技術においては、透光領域内に位相シフタパ
ターンのエッジ部がある場合に適用することができな
い。例えば良好であるにもかかわらず不良であると判定
してしまう。

【００２０】さらに、例えば特開平６−３５１７１号公
報に記載の技術においては、マスクの透光領域のすべて
に位相シフタを設ける構造には適用できるが、透光領域
内に位相シフタのエッジ部が存在する場合には適用でき
ない。例えば良好であるにもかかわらず不良であると判
定してしまう。

【００２１】そして、このような位相シフタパターンの
エッジ部が配置されている透光領域での良否判別につい
て本発明者が検討した技術によれば、その微細なパター
ンの領域を検査者が１つ１つ観測することで良否判定し
ているので、検査に時間がかかり、検査効率が低下する
問題がある。

【００２２】本発明の目的は、位相シフタパターンを有
するフォトマスクの検査効率を向上させることのできる
技術を提供することにある。

【００２３】また、本発明の目的は、位相シフタパター
ンを有するフォトマスクの検査精度を向上させることの
できる技術を提供することにある。

【００２４】また、本発明の他の目的は、透光領域内に
位相シフタパターンのエッジ部が存在するようなフォト
マスクの検査を行うことのできる技術を提供することに
ある。

【００２５】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、明細書の記述および添付図面から明らかにな
るであろう。

【００２６】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００２７】すなわち、本発明のフォトマスクの製造方
法は、透過光に位相差を生じさせる位相シフタパターン
をマスク基板上に設けたフォトマスクの製造方法であっ
て、前記マスク基板を検査する際に、各々独立した検査
ステージ上において、以下の工程で検査を行うものであ
る。

【００２８】（ａ）前記マスク基板に検査光を照射して
マスク基板を透過した光またはマスク基板から反射され
た光を検出することによって得られた実測のパターンデ
ータと、前記マスク基板上に形成するマスクパターンの
元になったパターンデータまたはマスク基板上の異なる
領域のパターンデータの少なくとも一方とを比較照合す
ることにより、マスク基板上の異常箇所を摘出する工
程。

【００２９】（ｂ）前記異常箇所の摘出工程によって摘
出された異常箇所の異常内容を判別し分類するととも
に、位相シフタパターンに関連する異常の有無を判別す
る第１の良否判定工程。

【００３０】（ｃ）前記マスク基板に対して位相差測定
検査を行うことにより、位相シフタパターンの良否を判
定する第２の良否判定工程。

【００３１】また、本発明のフォトマスクの製造方法
は、前記位相シフタパターンのエッジ部が配置されるよ
うな所定の透光領域を有するマスク基板を検査する場合
に、以下の工程を有するものである。

【００３２】（ａ）前記マスク基板上の透光領域に位相
シフタパターンのエッジ部の境界領域が存在するか否か
を検査する工程。

【００３３】（ｂ）前記境界領域が存在する場合は、そ
の境界領域を境にして透光領域のパターンをデータ上に
おいて分割する工程。

【００３４】（ｃ）前記透光領域の分割工程後、マスク
基板上のパターンについてパターン間隔のデータを検査
し、その間隔がパターンを良好に転写するのに必要な所
定以上の間隔になっているか否かについて検査する工
程。

【００３５】（ｄ）前記間隔が所定以上の間隔であると
判定された場合は正常であると判定し、所定以下である
と判定された場合は、位相シフタパターンのデータを参
照し、その所定以下であると判定されたパターンの一方
に位相シフタパターンが存在するか否か検査する工程。

【００３６】（ｅ）前記所定以下であると判定されたパ
ターンの一方に位相シフタパターンが存在すると判定さ
れた場合は正常であると判定し、位相シフタパターンが
存在しないと判定された場合は、パターン不良であると
判定する工程。

【００３７】さらに、本発明のフォトマスクの製造方法
は、以下の工程を有するものである。

【００３８】（ａ）前記マスク基板に位相シフタパター
ン用の溝を掘る際に、その溝に必要な深さの略９０％を
ドライエッチング処理によって掘る工程。

【００３９】（ｂ）前記マスク基板に掘られた位相シフ
タパターン用の溝領域およびエッチングされない未エッ
チング領域との各々を透過した光の位相差を測定する工
程。

【００４０】（ｃ）前記位相差と、前記溝が所望の深さ
の場合に得られる所定の位相差との誤差を求め、その誤
差に基づいて再度溝を掘る量を算出する工程。

【００４１】（ｄ）前記位相シフタパターン用の溝を再
度掘るための算出量に基づいて溝を掘る際に、ウエット
エッチング処理を用いる工程。

【００４２】

【作用】上記した本発明のフォトマスクの製造方法によ
れば、各検査工程に分けることにより、複数枚のフォト
マスクを検査する場合に、例えば任意のフォトマスクは
異常摘出工程、異常摘出工程の終了した他のフォトマス
クは第１の良否判定工程、さらに異常摘出工程の終了し
た他のフォトマスクは第２の良否判定工程というように
分けて検査を行うことができ、フォトマスクの検査が１
つの検査工程で滞るのを防止することができるので、複
数枚のフォトマスクの検査を効率良く実行することがで
きる。

【００４３】また、各検査工程に分けることにより、個
々の検査に適した検査光学系等を設置することができる
ので、各検査工程での検査精度を大幅に向上させること
ができる。

【００４４】また、各検査工程に分けることにより、個
々の検査工程毎にデータを分割することができるので、
検査装置におけるデータの負荷を軽くことができる。こ
のため、データ処理速度を向上させることができ、検査
効率を向上させることが可能となる。

【００４５】さらに、各検査工程に分けることにより、
不要な検査を無くすことができる。例えば異常摘出工程
において、その後の検査が不要と判定された場合あるい
はその後の検査が不要とされた領域が発見された場合に
は、その情報を第１の良否判定工程や第２の良否判定工
程に伝送することにより、フォトマスクの全領域での第
１の良否判定工程および第２の良否判定工程やフォトマ
スクの一部の領域での第１の良否判定工程および第２の
良否判定工程を削減することができる。

【００４６】また、本発明のフォトマスクの製造方法に
よれば、位相シフタパターンのエッジ部が配置されるよ
うな所定の透光領域を有するマスク基板を検査する際
に、その透光領域を分割したパターンのデータを作成
し、その一方の分割領域に位相シフタパターンが存在す
るか否かを検査することにより、パターン間隔が露光可
能な間隔以下であることに起因して不良と判定してしま
うような誤検査を防止することができるので、位相シフ
タパターンのエッジ部が配置される透光領域についても
不良と判定せずに、位相シフタパターンを有するフォト
マスクの検査を実行することができる。

【００４７】また、本発明のフォトマスクの製造方法に
よれば、フォトマスクの検査に際して、位相シフタパタ
ーンのエッジ部が配置される透光領域において、位相シ
フタパターンを透過した光と位相シフタパターンの無い
透光領域を透過した光との境界領域におけるパターンの
幅を実際に測定し、これに基づいて判定用のパターンの
データを作成することにより、その幅が製品毎に異なる
ことに起因して不良と判定してしまうような誤検査を防
止することができるので、位相シフタパターンのエッジ
部が配置される透光領域についても不良と判定せずに、
位相シフタパターンを有するフォトマスクの検査を実行
することができる。

【００４８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。

【００４９】（実施例１）本実施例１のフォトマスク
（レチクル）は、例えば半導体集積回路装置の製造工程
の露光工程において、所定の集積回路パターンを半導体
ウエハ上に転写するためのものである。このフォトマス
クには、例えば実寸の５倍の集積回路パターンの原画が
形成されている。なお、このような集積回路パターン
は、後述するように、縮小投影光学系によって半導体ウ
エハ上に転写されるようになっている。

【００５０】本実施例１のフォトマスクの平面図を図２
に示す。フォトマスク１は、例えば平面四角形上のマス
ク基板２を母体としている。マスク基板２は、例えば屈
折率が1.４７程度の合成石英ガラス等のような透明材料
からなる。

【００５１】マスク基板２の主面中央の矩形状の領域は
転写領域Ａである。この転写領域Ａには、転写しようと
している所定の集積回路パターンの原画が形成されてい
る。また、マスク基板２の転写領域Ａの周囲には遮光領
域Ｂが配置されている。この遮光領域Ｂには、複数個の
アライメントマーク３ａ，３ｂが形成されている。

【００５２】このアライメントマーク３ａ，３ｂのう
ち、転写領域Ａの両側近傍に配置された２つのアライメ
ントマーク３ａは、露光装置とフォトマスク１との平面
位置合わせに使用するマークである。また、転写領域Ａ
の上下左右の中央に配置された４つのアライメントマー
ク３ｂは、フォトマスク１と半導体ウエハとの位置合わ
せに使用するマークである。いずれのアライメントマー
ク３ａ，３ｂも、例えば十字状の透光領域によって形成
されている。

【００５３】このようなフォトマスク１の転写領域Ａに
おける要部断面図を図３および図４に示す。マスク基板
２の主面上には、所定形状に形成された遮光パターン４
および位相シフタパターン５が形成されている。

【００５４】遮光パターン４は、例えばクロム（Ｃｒ）
等のような金属膜からなる。位相シフタパターン５は、
図３に示すように、例えばＳｉＯ₂ 等からなる透明膜５
ａを所定厚さで被着することで形成する場合と、例えば
マスク基板２に所定深さの溝５ｂを掘ることで形成する
場合等がある。

【００５５】このようなフォトマスク１上のパターンを
縮小投影光学系によって半導体ウエハ上のレジスト膜に
投影した光の振幅および強度を図５に示す。

【００５６】図５（ａ）に示すように、本実施例１のフ
ォトマスク１は、遮光パターン４を挟む透光領域Ｃ1 ，
Ｃ2 の一方に設けられた位相シフタ用の溝５ｂにより透
過光の位相を反転させ、それらの間の光の干渉を利用す
ることにより、露光波長よりも近接したパターンを、例
えば縮小投影システム等の投影光学系を通じて半導体ウ
エハ上のレジスト膜の表面に結像させることが可能な構
造になっている。

【００５７】このようなフォトマスク１を透過した光
は、図５（ｂ）に示すように、透光領域Ｃ1 を透過した
直後の光と、透光領域Ｃ2 を透過した直後の光とで互い
に反転する。フォトマスク１を透過した直後の光の振幅
は、矩形波形であるが、半導体ウエハのレジスト膜での
光の振幅は、図５（ｃ）に示すように、曲線状の波形と
なる。そして、半導体ウエハ上では、位相の異なる２つ
の光がそれらの境界部となる遮光領域Ｄで互いに干渉し
合って弱め合い、図５（ｄ）に示すような光強度波形に
なる。したがって、このようなフォトマスク１によれ
ば、透過光の位相差を操作する機能を充分に作用させる
ことができるので、投影露光の解像度および焦点深度を
高めて微細な転写パターンを得ることができる。

【００５８】次に、このようなフォトマスク１の検査に
ついて説明する。

【００５９】本実施例で説明するマスクの検査方法は、
フォトマスク１上のパターンが微細化されるに伴い、同
一のステージ上で、パターンの異常部摘出と、その良否
判定とを行うことが困難であるという課題に対するもの
である。

【００６０】したがって、これから説明するフォトマス
ク１上には、その製造工程中において、遮光パターン４
を形成する遮光膜の欠けや残留物、位相シフタパターン
５の欠けや残留物、付着異物または透過光の位相差誤差
等を含んでいるとする。

【００６１】ここで、問題とする位相シフタパターンの
位相差誤差は、例えば図６に示すような異常である。す
なわち、この異常は、位相シフタパターンの一部が、そ
の形成プロセス中に消失したものであり、通常のフォト
マスク検査方法での異常摘出やその内容判別が困難な一
例である。

【００６２】フォトマスク１の正常部の断面図を図７に
示す。所定の透光領域Ｃ2 では位相シフタパターン形成
用の透明膜５ａが被着され、所定の透光領域Ｃ1 では位
相シフタパターン形成用の透明膜５ａが取り除かれ、マ
スク基板２の一部が露出している。一方、フォトマスク
１の異常部では、図８に示すように、本来、位相シフタ
パターン形成用の透明膜５ａが取り除かれていなければ
ならない領域にも透明膜５ａが被着されている。

【００６３】このような異常が存在するフォトマスク１
を用いて縮小投影光学系によって集積回路パターンを半
導体ウエハ上のポジ形のフォトレジスト膜に転写する
と、正常部は、例えば直径0.３μｍ程度のホールを形成
することができるが、異常部では、透過光が広がってし
まう結果、例えば直径0.４μｍ以上のホールとなってし
まう。

【００６４】このような異常は、位相シフタパターン５
の一部が完全に消失した例であるが、位相シフタパター
ン５の一部がなだらかにその高さ方向に変形しているよ
うな場合もあり、この場合は、さらに異常の摘出や内容
の判別が困難になる。

【００６５】図９は、電子ビーム露光方法により製作し
たマスクパターン（この場合、集積回路パターンに等し
い）の一例である。このパターンでは、領域Ｅは、電子
ビーム露光処理の際に、矩形ビームの丸め込み誤差によ
って斜めパターンの段差誤差となったものである。この
誤差の寸法は、マスク上で、例えば0.２μｍ以下であ
る。

【００６６】問題は、このような丸め込み誤差箇所に関
しても、そのマスクパターンを観測して得られたパター
ンデータと、マスクパターンを形成するための元の設計
データと比較照合すると欠陥として多数摘出されてしま
うことである。しかし、このような場合は、縮小投影光
学系に通して半導体ウエハに転写しても影響がないの
で、欠陥と判定しないことが必要になる。すなわち、位
相シフタパターン５を有するフォトマスク１の検査にお
いては、そのマスク基板２上の異常箇所の摘出と共に、
その内容の判定が重要となる。

【００６７】次に、本実施例１のフォトマスク１の検査
方法に用いる検査装置を図１によって説明する。

【００６８】本実施例の検査装置６は、異常摘出ステー
ション７と、異常判別ステーション８と、位相差測定ス
テーション９とを有している。各ステーション７〜９
は、検査部については物理的に分離しているが、各ステ
ーション７〜９同士でのデータの授受および共有が可能
な構造となっているとともに、連携動作等も可能な構造
となっている。

【００６９】異常摘出ステーション７は、例えばフォト
マスク１の外観を検査することにより、フォトマスク１
上における異常箇所を摘出するための検査機構部であ
り、検査部７Ａとデータ処理部７Ｂとを有している。

【００７０】検査部７Ａは、フォトマスク１の外観検査
を実行する構成部であり、検査ステージ７Ａ1 と、ステ
ージ駆動機構７Ａ2 と、レーザ干渉計７Ａ3 と、光学レ
ンズ７Ａ4 ，７Ａ5 と、光源７Ａ6 と、反射板７Ａ7
と、センサ７Ａ8 と、制御回路７Ａ9 とを有している。

【００７１】検査ステージ７Ａ1 は、フォトマスク１を
載置するステージである。ステージ駆動機構７Ａ2 は、
検査ステージ７Ａ1 を平面内において移動させることで
フォトマスク１の位置を設定する機構部である。レーザ
干渉計７Ａ3 は、フォトマスク１の平面座標位置を検出
する構成部である。光学レンズ７Ａ4 は、光源７Ａ6か
ら放射された光をフォトマスク１側に集光するレンズで
あり、光学レンズ７Ａ5 は、フォトマスク１を透過した
光を反射板７Ａ7 に集光するレンズである。

【００７２】光源７Ａ6 から放射される光には、例えば
波長４８８ｎｍ等のような露光光よりも波長の長い光が
使用されている。反射板７Ａ7 は、光学レンズ７Ａ5 か
らの光をセンサ７Ａ8 に照射するための構成部である。
センサ７Ａ8 には、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Dev
ice ）アレイセンサ等のようなイメージセンサが使用さ
れている。

【００７３】制御回路７Ａ9 は、検査部７Ａの動作制御
を行う回路部である。例えば制御回路７Ａ9 は、ステー
ジ駆動機構７Ａ2 を駆動させてフォトマスク１の平面位
置設定を行うことが可能となっている。この際、制御回
路７Ａ9 では、検査ステージ７Ａ1 の移動量を、レーザ
干渉計７Ａ3 で検出されたフォトマスク１の位置座標デ
ータを参照することで算出するようになっている。

【００７４】データ処理部７Ｂは、検査部７Ａで検出さ
れたデータを処理する構成部であり、ＣＰＵ７Ｂ1 、Ｖ
ＤＴ７Ｂ2 、磁気ディスクドライバ７Ｂ3 、通信Ｉ／Ｏ
（入出力）ポート７Ｂ4 、データ変換回路７Ｂ5 ，７Ｂ
6 、画像メモリ７Ｂ7 ，７Ｂ8 、比較器７Ｂ9 、記憶部
７Ｂ10、磁気テープドライバ７Ｂ11および入出力ポート
７Ｂ12を有している。

【００７５】なお、ＣＰＵ７Ｂ1 、ＶＤＴ７Ｂ2 、磁気
ディスクドライバ７Ｂ3 、通信Ｉ／Ｏ回路７Ｂ4 、デー
タ変換回路７Ｂ5 、記憶部７Ｂ10および入出力ポート７
Ｂ12はデータバスＤＢ1 を通じて電気的に接続されてい
る。

【００７６】ＣＰＵ７Ｂ1 は、異常摘出ステーション７
の全体動作を制御する主制御部である。磁気ディスクド
ライバ７Ｂ3 は、ＣＰＵ７Ｂ1 の制御プログラムや集積
回路パターン等のようなデータを記憶する記憶部であ
る。

【００７７】通信Ｉ／Ｏ回路７Ｂ4 は、異常摘出ステー
ション７と、異常判別ステーション８および位相差測定
ステーション９との間でデータの授受等を行うための回
路部であり、各ステーション７〜９は、その通信Ｉ／Ｏ
回路７Ｂ4 をデータ入出力回路部として伝送ケーブルを
通じて電気的に接続されている。

【００７８】データ変換回路７Ｂ5 は、例えば磁気ディ
スクドライバ７Ｂ3 等に格納された集積回路パターンの
データを２次元マップ状の画像データに変換する回路部
であり、ここで変換された画像データは、画像メモリ７
Ｂ8 に格納されるようになっている。

【００７９】また、センサ７Ａ8 と電気的に接続された
データ変換回路７Ｂ6 は、センサ７Ａ8 で実際に検出さ
れたフォトマスク１上のパターンのデータを２次元マッ
プ状の画像データに変換する回路部であり、ここで変換
された画像データは、画像メモリ７Ｂ7 に格納されるよ
うになっている。

【００８０】比較器７Ｂ9 は、画像メモリ７Ｂ7 ，７Ｂ
8 に格納された画像データを比較するための回路部であ
り、この比較データは、記憶部７Ｂ10に送られ、フォト
マスク１における検査領域の位置座標データと合わせ
て、データバスＤＢ1 を介して磁気ディスクドライバ７
Ｂ3 の磁気ディスクまたはＣＰＵ７Ｂ1 に伝送されるよ
うになっている。記憶部７Ｂ10は、検査部７Ａのレーザ
干渉計７Ａ3 と電気的に接続されており、レーザ干渉計
７Ａ3 から伝送される位置座標データを記憶するように
なっている。

【００８１】磁気テープドライバ７Ｂ11は、例えば集積
回路パターンの設計データの記憶された磁気テープを読
み取る装置である。この磁気テープドライバ７Ｂ11の磁
気テープのデータは、入出力ポート７Ｂ12を介して磁気
ディスクドライバ７Ｂ3 内の磁気ディスクに記憶される
ようになっている。

【００８２】なお、データバスＤＢ1 には、Ｉ／Ｏ回路
を通じてモニタ等が電気的に接続されており、それによ
って検査領域の画像を検査者が目視可能になっている。

【００８３】異常判別ステーション８は、例えばフォト
マスク１の外観を検査することにより、異常内容につい
て分類するための検査機構部であり、検査部８Ａとデー
タ処理部８Ｂとを有している。その異常内容の種類に
は、例えば遮光パターンの欠けや残留物、位相シフタパ
ターンの欠けや残留物、付着異物、遮光パターンと位相
シフタパターンとの寸法や重ね合わせ誤差、あるいは位
相差誤差等がある。

【００８４】検査部８Ａは、フォトマスク１の外観検査
を実行する構成部であり、検査ステージ８Ａ1 と、ステ
ージ駆動機構８Ａ2 と、座標測定部８Ａ3 と、光学レン
ズ８Ａ4 と、光源８Ａ5 と、ハーフミラー８Ａ6 と、外
観モニタ８Ａ7 と、制御回路８Ａ8 とを有している。

【００８５】検査ステージ８Ａ1 は、フォトマスク１を
載置するステージである。ステージ駆動機構８Ａ2 は、
検査ステージ８Ａ1 を平面内において移動させることで
フォトマスク１の位置を設定する機構部である。座標測
定部８Ａ3 は、フォトマスク１の平面座標位置を検出す
る構成部である。

【００８６】光学レンズ８Ａ4 は、光源８Ａ5 から放射
された光がハーフミラー８Ａ6 を介して入射された光を
フォトマスク１側に集光するとともに、フォトマスク１
から反射された光を外観モニタ８Ａ7 側に集束するレン
ズである。光源８Ａ5 から放射される光には、例えば波
長が３２５ｎｍ（Ｈｅ−Ｃｄレーザ）の短波長の光が使
用されている。

【００８７】制御回路８Ａ8 は、検査部８Ａの動作制御
を行う回路部である。例えば制御回路８Ａ8 は、ステー
ジ駆動機構８Ａ2 を駆動させてフォトマスク１の平面位
置を設定することが可能となっている。この際、制御回
路８Ａ8 では、検査ステージ８Ａ1 の移動量を、座標測
定部８Ａ3 で検出されたフォトマスク１の位置座標デー
タを参照することで算出するようになっている。

【００８８】データ処理部８Ｂは、検査部８Ａで検出さ
れたデータを処理する構成部であり、ＣＰＵ８Ｂ1 、Ｖ
ＤＴ８Ｂ2 、通信Ｉ／Ｏ回路８Ｂ3 、記憶部８Ｂ4 ，８
Ｂ5を有している。なお、ＣＰＵ８Ｂ1 、ＶＤＴ８Ｂ2
、記憶部８Ｂ4 ，８Ｂ5 、外観モニタ８Ａ7 および座
標測定部８Ａ3 はデータバスＤＢ2 を通じて電気的に接
続されている。

【００８９】ＣＰＵ８Ｂ1 は、異常判別ステーション８
の全体動作を制御する主制御部である。通信Ｉ／Ｏ回路
８Ｂ3 は、異常判別ステーション８と、異常摘出ステー
ション７および位相差測定ステーション９との間でデー
タの授受等を行うための回路部であり、各ステーション
７〜９は、その通信Ｉ／Ｏ回路８Ｂ3 をデータ入出力回
路部として伝送ケーブルを通じて電気的に接続されてい
る。

【００９０】記憶部８Ｂ4 は、判定結果のデータ等のよ
うなデータを記憶する記憶部である。なお、この判定結
果のデータには、その異常内容の存在する座標データも
一緒に記されている。また、記憶部８Ｂ5 は、検査領域
の座標データを格納するための記憶部である。

【００９１】すなわち、異常判別ステーション８では、
異常摘出ステーション７から伝送された異常領域のデー
タに基づいて、フォトマスク１のパターンを検査し、外
観モニタ８Ａ7 で異常内容の判定および分類を行った
後、その判定結果データを、座標測定部８Ａ3 から伝送
された検査領域の位置座標データを付加した状態で、記
憶部８Ｂ4 内に記憶するようになっている。

【００９２】位相差測定ステーション９は、例えばフォ
トマスク１における光の位相差の良否を検査するための
検査機構部であり、検査部９Ａとデータ処理部９Ｂとを
有している。

【００９３】検査部９Ａは、フォトマスク１の位相差測
定を実行する構成部であり、検査ステージ９Ａ1 と、ス
テージ駆動機構９Ａ2 と、座標測定部９Ａ3 と、光学レ
ンズ９Ａ4 ，９Ａ5 と、光源９Ａ6 と、モニタ９Ａ7
と、制御回路９Ａ8 とを有している。

【００９４】検査ステージ９Ａ1 は、フォトマスク１を
載置するステージである。ステージ駆動機構９Ａ2 は、
検査ステージ９Ａ1 を平面内において移動させることで
フォトマスク１の位置を設定する機構部である。座標測
定部９Ａ3 は、フォトマスク１の平面座標位置を検出す
る構成部である。光学レンズ９Ａ4 は、光源９Ａ6 から
放射された光をフォトマスク１側に集光するレンズであ
り、光学レンズ９Ａ5は、フォトマスク１を透過した光
をモニタ９Ａ7 に集光するレンズである。光源９Ａ6 か
ら放射される光には、例えばｉ線（波長３６５ｎｍ）等
のような露光光と同等の短い波長の光が使用されてい
る。

【００９５】制御回路９Ａ8 は、検査部９Ａの動作制御
を行う回路部である。例えば制御回路９Ａ8 は、ステー
ジ駆動機構９Ａ2 を駆動させてフォトマスク１の平面位
置を設定することが可能となっている。この際、制御回
路９Ａ8 では、検査ステージ９Ａ1 の移動量を、座標測
定部９Ａ3 で検出されたフォトマスク１の位置座標デー
タを参照することで算出するようになっている。

【００９６】データ処理部９Ｂは、検査部９Ａで検出さ
れたデータを処理する構成部であり、ＣＰＵ９Ｂ1 、Ｖ
ＤＴ９Ｂ2 、記憶部９Ｂ3 、通信Ｉ／Ｏ回路９Ｂ4 およ
び位相差測定部９Ｂ5 を有している。なお、ＣＰＵ９Ｂ
1 、ＶＤＴ９Ｂ2 、記憶部９Ｂ3 、通信Ｉ／Ｏ回路９Ｂ
4 および位相差測定部９Ｂ5 はデータバスＤＢ3 を通じ
て電気的に接続されている。

【００９７】ＣＰＵ９Ｂ1 は、位相差測定ステーション
９の全体動作を制御する主制御部である。記憶部９Ｂ3
には、検査領域の座標データ等が記憶されている。

【００９８】通信Ｉ／Ｏ回路９Ｂ4 は、位相差測定ステ
ーション９と、異常摘出ステーション７および異常判別
ステーション８との間でデータの授受等を行うための回
路部であり、各ステーション７〜９は、その通信Ｉ／Ｏ
回路９Ｂ4 をデータ入出力回路部として伝送ケーブルを
通じて電気的に接続されている。

【００９９】位相差測定部９Ｂ5 は、モニタ９Ａ7 で観
測されたパターンデータに基づいて、フォトマスク１を
透過した光の位相差誤差等を測定するための測定部であ
る。

【０１００】すなわち、位相差測定ステーション９で
は、異常摘出ステーション７または異常判別ステーショ
ン８から伝送された異常領域のデータに基づいて、フォ
トマスク１を透過した光の位相差を測定した後、その測
定データを、座標測定部９Ａ3から伝送された検査領域
の位置座標データを付加した状態で、記憶部９Ｂ3 内に
記憶するようになっている。

【０１０１】各ステーション７〜９では、各々のＣＰＵ
７Ｂ1 〜９Ｂ1 において、フォトマスク１上の位置座標
データを互換性を持った状態で共有することが可能にな
っている。したがって、異常摘出ステーション７の検査
ステージ７Ａ1 、異常判別ステーション８の検査ステー
ジ８Ａ1 および位相差測定ステーション９の検査ステー
ジ９Ａ1 とで、座標系を換算する必要がある。ここで
は、それぞれの検査ステージ７Ａ1 〜９Ａ1 において、
座標軸の直交度、直進度等に誤差があるが、フォトマス
ク１上に標準格子パターンを形成したフォトマスクを用
い、二次元の座標系の換算マップを作成することで、そ
の誤差を低減し、座標系の換算を可能としている。

【０１０２】また、上記の各ステーション７〜９は、各
々座標データ等を簡単に転送できるように、それぞれの
ＣＰＵ７Ｂ1,８Ｂ1,９Ｂ1 をそれぞれの通信Ｉ／Ｏ回路
７Ｂ4,８Ｂ3,９Ｂ4 およびこれらに接続された信号ケー
ブル等によって電気的に接続されている。ただし、これ
は、例えばフロッピィディスクや光ディスク等のような
記憶媒体をフォトマスク１と共に持ち運ぶようにするこ
とでも可能であるが、その場合には、各ＣＰＵ７Ｂ1 〜
９Ｂ1 でのデータ互換性をとる必要がある。

【０１０３】そして、上記フォトマスク１は、フォトマ
スク１とともにそのフォトマスク１のデータを各ステー
ション７〜９に転送することで、各検査段階における処
理および指示により、上記各検査段階の再処理が可能と
なっている。

【０１０４】さらに、例えば所定のフォトマスク１の異
常摘出工程の間に、そのフォトマスク１とは別のフォト
マスク１について異常判定処理を行うことも可能となっ
ている。すなわち、１つの検査装置内で検査をする場合
にその検査装置でフォトマスク１の検査処理が滞ってし
まうような不具合を防止することができる。これによ
り、フォトマスク１の検査効率を向上させることが可能
となっている。

【０１０５】次に、本実施例１のフォトマスク１の検査
方法を説明する。

【０１０６】まず、フォトマスク１を図１の検査装置６
の異常摘出ステーション７に搬入し、異常摘出ステーシ
ョン７内の平面移動可能な検査ステージ７Ａ1 上に搭載
する。

【０１０７】続いて、光源７Ａ6 から放射された異常検
出用の光ビームを、光学レンズ７Ａ4 を介してフォトマ
スク１の裏面側から照射し、これによってフォトマスク
１を透過した光を光学レンズ７Ａ5 および反射板７Ａ7
を介してセンサ７Ａ8 等によって検出する。

【０１０８】ここでの異常検出用の光ビームとしては、
例えば波長４８８ｎｍ程度のアルゴンレーザを用いる。
また、イメージセンサとしては、例えばＣＣＤアレイセ
ンサを用いた。

【０１０９】このような異常摘出ステーション７では、
パターンの検出速度と検出感度とを最大限に上げること
が必要条件となる。ここでの単位面積当りのパターンの
検出速度と検出感度とは、異常検出光の光源７Ａ6 の光
強度とセンサ７Ａ8 の感度とによって決まる。また、各
画素毎の光強度を複数に分割することにより、検出分解
能を向上させることが可能となっている。異常検出光用
の光源７Ａ6 に短波長の光を放射する光源７Ａ6 を用い
ることも検出感度を向上させる上で有利であるが、イメ
ージセンサの画素数と画素ピッチとの組合せを考慮して
上記のものとした。

【０１１０】したがって、本実施例１においては、異常
検出を行う際には、フォトマスク１上のパターンを半導
体ウエハ上に転写するための露光光の波長よりも長波長
の光ビームを用いることになっている。ただし、フォト
マスクの位相差検査においては、上記したように、半導
体ウエハ上にパターンを転写するための露光光と同一の
波長の光を用いる。

【０１１１】フォトマスク１上の位置座標データは、レ
ーザ干渉計７Ａ3 によって測定される。ここでは、上記
した検査ステージ７Ａ1 の位置座標データを、Ｘ軸およ
びＹ軸の両方向にレーザ光を走査することで測定する、
いわゆるレーザ干渉法等により、例えば0.０１μｍの単
位で測定する。そして、フォトマスク１上の位置座標デ
ータと、センサ７Ａ8 で検出した画像データとをそれぞ
れ記憶部７Ｂ10および画像メモリ７Ｂ7 に一時的に記憶
する。

【０１１２】ここで、センサ７Ａ8 で検出された画像デ
ータと、上記した集積回路形成用のパターンデータとを
比較するか、または、センサ７Ａ8 で検出された画像デ
ータと、フォトマスク１上の異なる領域の画像データと
を比較する。そして、双方のデータ間に差異が生じた領
域の寸法、光検出強度差による単純分類のデータをフォ
トマスク１上の位置座標と共に摘出するとともに、その
差異の発生箇所における位置座標データおよび寸法や単
純分類のデータ等を記憶部７Ｂ10または磁気ディスクド
ライバ７Ｂ3 に記憶する。このようにして、フォトマス
ク１上における異常箇所を摘出する。

【０１１３】次に、フォトマスク１を検査装置６の異常
判別ステーション８に搬入する。ここでは、フォトマス
ク１の外観の観察を主な目的としている。まず、フォト
マスク１を平面移動可能な検査ステージ８Ａ1 上に載置
した後、その外観を検査部８Ａで観察する。

【０１１４】検査部８Ａは、例えば高倍率の共焦点形レ
ーザ顕微鏡を用いている。この光学系は解像度を第１に
するので、共焦点形レーザ顕微鏡のレーザ波長はより短
い方が良い。外観異常を検出するのに用いる検出光は、
フォトマスク１の裏面側から照射する方式と、フォトマ
スク１の表面側から照射する方式との２種類の方式を併
用することにより、異常内容の判定を容易に行うことが
可能になっている。

【０１１５】また、ここでは、外観観察を目的としてい
るので、当該箇所に移動後、検査ステージ８Ａ1 を傾け
る機能を追加することにより、異常内容をより容易に判
定することが可能になっている。

【０１１６】また、異常判別ステーション８では、視野
および倍率を容易に可変できるようにすることで、上述
した位相シフタパターンの一部の領域が高さ方向になだ
らかに変形する場合でも、その内容判別が可能になって
いる。

【０１１７】このような異常判別工程においては、上記
異常摘出工程で差異の発生した箇所について、その位置
座標データに従って、フォトマスク１の外観を観察し、
上記異常摘出箇所の異常内容を遮光パターンの欠け、遮
光パターンの残留物による欠陥、位相シフタパターンの
欠け、位相シフタパターンの残留物による欠陥、付着異
物、遮光パターンと位相シフタとの寸法、重ね合わせ誤
差の他に、位相差誤差等に分類して、第１次の良否判別
を行う。

【０１１８】ここで、上記の判別に際して、異常摘出ス
テーション７で単純分類した結果をもとに、例えば所定
寸法以下の異常については、マスクの品質レベル等にも
応じて異常判別ステーション８にデータを転送しないよ
うにする。すなわち、異常として取り上げないことで、
その領域を観察しないようにしても良い。これにより、
異常判別ステーション８での検査効率を向上させること
が可能となっている。

【０１１９】次に、フォトマスク１を位相差測定ステー
ション９に搬入する。ここでは、フォトマスク１を透過
する光の位相差を測定することで、第２の良否判定を行
う。なお、ここでは、位相差誤差箇所の他、位相シフタ
パターンの修正途中または修正後の位相差を測定するこ
とができる。

【０１２０】まず、フォトマスク１を平面移動可能な検
査ステージ９Ａ1 上に載置する。ここで、フォトマスク
１に照射する光は、露光に用いる光の波長と同じにす
る。例えばｉ線（波長３６５ｎｍ）の露光用のフォトマ
スク１ならば、高圧水銀ランプ等から放射された光をフ
ィルタを介することで、ｉ線の単色光にした状態で位相
差測定に使用する。

【０１２１】次に、本実施例１のフォトマスク１の異常
摘出方法の一例を図１０によって説明する。

【０１２２】まず、フォトマスク１の異常摘出検査の際
に、フォトマスク１の裏面から検査光ビームを照射し、
フォトマスク１の透過光をセンサ７Ａ8 によって検出す
る。

【０１２３】この際、本実施例１にいては、検査光ビー
ムを、正常な遮光パターンのエッジ部と、正常な位相シ
フタパターンのエッジ部との各々に照射し、それぞれの
透過光のイメージデータを作成する。

【０１２４】続いて、そのイメージデータと、その各々
の領域に対応した光透過領域を決める遮光パターンデー
タおよび透過光の位相差を生じさせる領域を決める位相
シフタパターンデータとをそれぞれ比較する。すなわ
ち、遮光パターンデータおよび位相シフタパターンデー
タ内の一領域のウィンドを開いてその領域内のパターン
データを、上記イメージデータと比較する。なお、ここ
で、位相シフタパターンデータに関してはウィンド内か
らさらにシフタエッジのデータを抽出する。

【０１２５】そして、その比較値に基づいて、その設計
データから作成されたデータ上の遮光パターンおよび位
相シフタパターンが、実際に測定して得られたパターン
と一致するように、設計データ上の遮光パターンデータ
および位相シフタパターンデータにおける遮光パターン
の幅のバイアス値と、位相シフタパターンの境界領域の
幅のバイアス値とを変更する。

【０１２６】その後、フォトマスク１において、上述の
正常な遮光パターンおよび位相シフタパターンの形成さ
れた領域以外についても、遮光パターンデータとシフタ
パターンデータとを上記変更後のバイアス値でビットマ
ップパターンに変換する。そして、その変換された遮光
パターンデータと位相シフタパターンデータとを合成し
たビットマップを作成する。

【０１２７】このようにして得られたビットマップをも
とに、そのビットマップとフォトマスク１の他の領域と
を比較照合することにより、フォトマスク１上の異常箇
所を摘出する。このような方法により、位相シフタパタ
ーン並びに遮光パターンが混在したマスクの外観検査が
可能となる。

【０１２８】次に、本実施例１のフォトマスク１の異常
判別方法の一例を図１１によって説明する。ここでフォ
トマスク１の透光領域内に位相シフタパターンのエッジ
部が存在する場合と、存在しない場合とで分けて説明す
る。

【０１２９】第１に位相シフタパターンのエッジ部が透
光領域内に存在する場合は、例えば以下のようにする。

【０１３０】まず、フォトマスク１上に透光領域を形成
するＬＳＩの設計データ上のパターンデータに対して、
透光領域内に位相シフタパターンのエッジ部が存在する
か否か検査する（図１１の工程１０１）。

【０１３１】続いて、その透光領域内に位相シフタパタ
ーンのエッジ部が存在する場合には、その透光領域を形
成するパターンを、位相シフタパターンのエッジ部を境
界領域として、最小アドレス単位だけ離して２つに分割
したデータを作成する（工程１０２）。

【０１３２】その後、このようにして作成されたパター
ンデータに対して、透光領域を形成する各パターンの間
隔が所定の間隔以上であるか否かを判定する。この間隔
は、充分な解像度を得るのに必要な間隔である（工程１
０３，１０４）。

【０１３３】この際、所定間隔以上であればそのパター
ンは正常であると判定する（工程１０５）。一方、所定
間隔以下である場合は、位相シフタパターンのデータを
参照することにより（工程１０６）、その間隔を隔てて
配置されている透過領域のパターンのいずれか一方に位
相シフタパターンが一致するように配置されるか、また
は位相シフタパターンが含まれるように配置されるかに
ついてデータ上において検査する。このような検査をフ
ォトマスク１の全領域で行う（工程１０７）。

【０１３４】ここで、そのように位相シフタパターンが
配置されない場合は、パターン不良であると判定する
（工程１０８）。一方、そのように位相シフタパターン
が配置される場合は、そのパターンは正常であると判定
する（工程１０５）。

【０１３５】第２にフォトマスク１の透光領域内に位相
シフタパターンのエッジ部が存在しない場合は、例えば
以下のようにする。なお、ここでも上記と同じ部分につ
いて図１１の一部を用いて説明する。

【０１３６】まず、フォトマスク１上の透光領域を形成
するパターンの隣接間隔を検査し（工程１０３）、その
間隔が上記所定間隔以上であるか否かを判定する（工程
１０４）。

【０１３７】この際、その間隔が所定の間隔以上であれ
ばそのパターンは正常であると判定する（工程１０
５）。一方、その間隔が所定間隔以下である場合は、位
相シフタパターンのデータを参照し（工程１０６）、そ
の間隔を隔てて配置されている透過領域のパターンのい
ずれか一方に位相シフタパターンが一致するように配置
されるか、または位相シフタパターンが含まれるように
配置されてるか、データ上において検査する（工程１０
７）。

【０１３８】ここで、位相シフタパターンが配置されな
い場合は、パターン不良であると判定し（工程１０
８）、位相シフタパターンが配置される場合は、パター
ンは正常であると判定する（工程１０５）。

【０１３９】次に、フォトマスク１を透過する光の位相
差測定について説明する。

【０１４０】図１２はフォトマスク１上に形成した位相
シフタパターンを透過した光と、位相シフタパターンの
無い領域を透過した光との位相差を高精度に測定するた
めの光学装置の説明図である。

【０１４１】位相シフタパターンとしては、上記したよ
うにマスク基板上にＳＯＧ法等によって堆積したＳｉＯ
₂ 等からなる透明膜やマスク基板に溝を掘ることで形成
された溝等がある。ここでは、例えばマスク基板に溝を
掘ることで形成された位相シフタパターンを有するフォ
トマスク１の位相差測定について説明する。

【０１４２】この光学検査装置１０は、光干渉法を用い
ている。例えば高圧水銀ランプ等のような光源１０ａか
ら放射された光Ｌをフィルタ１０ｂおよびアパーチャ１
０ｃを通してビームスプリッタ１０ｄに照射し、これを
通じて投影露光用の光Ｌ1 と同一波長の光Ｌ2 とに分離
する。

【０１４３】その一方の光Ｌ1 を位相補正器１０ｅおよ
び反射鏡１０ｆを介して透明なフォトマスク１の露出し
た領域を透過させ、その透過光を光学レンズ１０ｇおよ
びハーフミラー１０ｈを介して検出器１０ｉに照射す
る。

【０１４４】また、他方の光Ｌ2 をビームスプリッタ１
０ｊを介してフォトマスク１とほぼ同一の厚さで屈折率
が同一の合成石英ガラス等からなるリファレンス基板１
Ｒを透過させ、その透過光を光学レンズ１０ｋおよびハ
ーフミラー１０ｈを介して検出器１０ｉに照射する。

【０１４５】この際、位相補正器１０ｅを調整すること
により、フォトマスク１とリファレンス基板１Ｒとの各
々の透過光を再度合成することにより、干渉させてフォ
トマスク１とリファレンス基板１Ｒとの間に位相差が生
じないようにする。そして、検出器１０ｉにより合成光
を検出してメモリ１０ｍに記憶する。なお、図１２にお
いて符号の１０Ａ1 は検査ステージ、１０Ａ2 はステー
ジ駆動機構、ＤＢ3 はデータバスである。これらは、図
１の符号９Ａ1 ，９Ａ2 ，ＤＢ3 に対応するものであ
る。

【０１４６】図１３は、光学検査装置１０においてフォ
トマスク１における位相差の測定方式の原理を説明する
ための説明図である。図１３には、フォトマスク１を透
過した光Ｌ１と、リファレンス基板１Ｒを透過した光Ｌ
２とを再度合成した場合の干渉状況を示している。

【０１４７】２つの光Ｌ１，Ｌ２は、共に波長はλであ
り、アライメント位置ＡＰの差分ｄだけ離れて合成さ
れ、スクリーン１１の上に干渉縞１２が形成される。こ
の場合、スクリーン１１の上の光強度は、次のように定
まる。すなわち、光Ｌ１の波数をＫ、位相をφ１とし、
光Ｌ２の波数をＫ、位相をφ２とすると、光Ｌ１による
電界強度は、ｕ１＝Ａｅｘｐ［−ｉ（Ｋｌ1 −φ１）］
となり、光Ｌ２による電界強度は、ｕ２＝Ｂｅｘｐ［−
ｉ（Ｋｌ2 −φ２）］となる。

【０１４８】したがって、それらの合成光の強度Ｉ
（ｘ）は、Ｉ（ｘ）＝［ｕ１＋ｕ２］²=A² ＋Ｂ² ＋２
ＡＢｃｏｓ［Ｋｘｄ／１＋φ２−φ１）］となる。な
お、この式において、ｌ1 −ｌ2 ＝ｋｘｄ／ｌとしてい
る。

【０１４９】これにより、光路ｌの変化分をΔｌとし、
位相差をΔφ＝φ２−φ１とすると、Δφ＝２πｄ／λ
Δｌとなり、光路の変化分Δｌを変化させると位相差Δ
φが変化する。これにより、フォトマスク１とリファレ
ンス基板１Ｒとの相対値位相差を求めることができる。
この光学検査装置１０の詳細な説明は、特願平２−２４
７１００号に記載がある。

【０１５０】本実施例１で使用している図１２の光学検
査装置１０は、スクリーン１１の上に、例えばＣＣＤア
レイセンサ等のようなイメージセンサからなる検出器１
０ｉが設けられており、位相補正器１０ｅの位相を微小
シフトさせ、フォトマスク１上において、近接した位相
シフタパターンのある領域と無い領域とで、それらの差
分を求めることで位相差を精度良く検出することができ
る。

【０１５１】また、位相シフタパターンのある領域と無
い領域とに対応した干渉光の強度変化を記憶部１０ｍに
記憶することで、適用範囲を広げることができる。これ
により、フォトマスク１の透過光とリファレンス用基板
１Ｒの透過光であるリファレンス光との位相差を計測す
ることができる。

【０１５２】なお、位相シフト用の溝を形成する際の位
相差データを求める方法およびエッチング終点検出等の
エッチング条件を求める方法としては、前述の光干渉法
の他に、レーザ干渉法、光学反射法、分光分析法または
赤外吸収法等、種々の方法を適用することができる。

【０１５３】以上のように、本実施例１によれば、フォ
トマスク１の１つの検査工程を複数の検査工程に分離す
ることにより、透過光に位相差を生じさせる位相シフタ
パターンを有するフォトマスク１等のような微細パター
ンが形成されたフォトマスク１のパターン検査であって
も、異常の摘出、その良否判定、特に、位相差誤差の有
無を効率良く、しかも高い精度で行うことができる。

【０１５４】次に、このようなフォトマスク１の製造方
法を図１４の工程に沿って図１５〜図２３によって説明
する。本実施例１のフォトマスク１は、上記したよう
に、例えば半導体集積回路装置を製造するためのフォト
リソグラフィ工程において、所定の集積回路パターンを
半導体ウエハ上に転写するのに用いられるものであり、
例えば実寸の５倍の寸法の集積回路パターンの原画が形
成されているレチクルとも称されているものである。

【０１５５】まず、図１５に示すように、例えば屈折率
が1.４７程度の透明な合成石英ガラス等からなるマスク
基板２の主面全面に、例えばクロム（Ｃｒ）等からなる
遮光膜４ａをスパッタリング法等によって堆積した後
（工程２０１）、その上に感電子線形のレジスト膜１３
ａをスピン塗布法等によって塗布する（工程２０２）。

【０１５６】この際、使用される感電子線形のレジスト
膜１３ａは、露光部分が現像液によって除去されるポジ
形のレジスト膜が使用されており、露光面積の縮小を図
っている。なお、レジスト膜としては、未露光部分が現
像液により除去されるネガ形レジスト膜を使用すること
もできる。また、レジスト膜としては、微細加工が可能
な感電子線レジスト膜の他に、紫外線等のような光に対
して感光性を有するレジスト膜を使用することもでき
る。

【０１５７】続いて、そのマスク基板２を電子線描画装
置に搬入する。電子線描画装置では、電子ビームを、記
憶部内のパターンデータに基づいて、所定形状に成形
し、レジスト膜１３ａの所定の位置に照射する（工程２
０３）。

【０１５８】ここで用いるパターンデータは、集積回路
パターンの個々の図形の寸法、形状および位置座標等の
ような種々のデータであり、マスク基板２上の透過領域
または遮光領域に対応している。そして、通常、電子ビ
ームの照射面積が少なくなるように、ポジ形レジストと
ネガ形レジストとを選択するようになっている。

【０１５９】また、このような露光処理に際しては、上
記のようなパターンの他に、図２に示した、位相シフタ
パターンを形成する際に用いる２つのアライメントマー
ク３ａ用のパターンをマスク基板２の周辺領域の対角に
露光する。このパターンは、例えば１００μｍ程度のク
ロスマークを用いている。

【０１６０】また、そのアライメントマーク３ａに加え
て、マスク基板２と半導体ウエハとの位置合わせ用のア
ライメントマーク３ｂをマスク基板２の転写領域の周辺
部に露光する。このマークは、縮小投影露光装置の種類
に対応して指定されるものである。

【０１６１】その後、現像処理を施す（工程２０４）。
ここで、レジスト膜がポジ形の場合には、露光領域を除
去し、レジスト膜がネガ形の場合には、未露光領域を除
去する。例えばコンタクトホールのパターン形成に対し
てはポジ形レジストを用いることで、露光面積を小さく
することができる。

【０１６２】次いで、現像処理後、マスク基板２上に残
されたレジスト膜１３ａから露出する遮光膜４ａをエッ
チング除去することにより、図１６に示すように、マス
ク基板２上に遮光パターン４を形成する。このエッチン
グ処理においては、例えば硝酸セリウム第二アンモニウ
ム等の用いた湿式エッチング処理を行う（工程２０
５）。

【０１６３】続いて、マスク基板２上に残されたレジス
ト膜を除去し、マスク基板２を洗浄した後（工程２０
６）、図１７に示すように、遮光膜パターン４の外観を
検査する。すなわち、マスク基板２における透過光また
は反射光を検出することにより、遮光パターンの形成さ
れる正常なマスクパターンと同一形状のパターンとの比
較または電子ビーム描画の基になるデータより生成した
パターンデータとの比較により、マスク基板２の外観検
査を行う。

【０１６４】この外観検査によって、例えば透光領域内
に遮光パターンの残留物または遮光膜パターン４の欠け
等のような欠陥が発見された場合には、次のような欠陥
修正を行う。

【０１６５】まず、透光領域内に遮光パターン材料の残
留物が発見された場合には、その残留物を、例えばレー
ザ照射等によって除去する。すなわち、レーザビームを
その残留物に照射することで除去する。

【０１６６】また、遮光パターン４が欠けている場合に
は、例えば遮光パターン４の欠如領域に有機ガスを供給
した状態で、その欠如領域に集束イオンビームを照射す
ることにより、その欠如領域にカーボン等からなる遮光
膜を形成する。このようにして、実効的に無欠陥の遮光
パターン４を有するマスクパターンを形成する。

【０１６７】その後、そのマスク基板２の厚さを、例え
ば図１２に示した光学検査装置１０によって測定し記憶
する。この際のデータは、位相シフタパターン用の溝を
形成する際にエッチング終点等のようなエッチング条件
を規定するためのデータとして使用する。

【０１６８】この場合、位相シフタパターン用の溝を形
成するためのエッチング工程の前のマスク基板２に関し
て、リファレンス基板１Ｒ（図１２参照）を基準とし、
位相補正器１０ｅ（図１２参照）を調整して透過光の位
相差が生じないようにする。

【０１６９】次いで、図１８に示すように、遮光パター
ン４が形成されたマスク基板２上に、エッチングマスク
用のレジスト膜１３ｂをスピン塗布法等によって塗布す
る（工程２０７）。このレジスト膜１３ｂは、例えばポ
ジ形の化学増幅系の感電子線レジスト膜を使用してい
る。その結果、微細加工が可能である。なお、レジスト
膜１３ｂとしては、上記したレジスト膜１３ａと同様に
種々のレジスト膜を適用できる。

【０１７０】続いて、レジスト膜１３ｂ上に反射防止膜
としての導電性ポリマー膜１４を塗布した後、電子線描
画装置を用いてレジスト膜１３ｂの所定位置に電子線を
照射する。すなわち、電子線描画装置では、マスク基板
２上のマスク位置合わせ用のアライメントマーク３ａの
パターンを検出してマスク基板２上に形成した遮光パタ
ーン４の座標系とレジスト膜１３ｂに形成するパターン
を有するマスクとを位置合わせしてマスクの所定のパタ
ーンを用いてレジスト膜１３ｂにおける所定位置に電子
ビームを照射する（工程２０８）。

【０１７１】ここで、電子線を照射するマスクパターン
は、マスク基板２に形成する位相シフタパターンの形成
領域（φ＝π領域）と対応するものである。電子線描画
装置の描画精度に関しては、パターンの重ね合わせとし
て、例えば0.１μｍ以下にすることができるので、この
方式により、縮小率が１／５の露光装置用のフォトマス
ク１（レチクル）の製造に高い加工精度を確保した状態
で適用できる。

【０１７２】その後、図１９に示すように、現像処理を
施し（工程２０９）、レジスト膜１３ｂのパターンを形
成した後、そのレジスト膜１３ｂおよびその下部に配置
されている遮光パターン４をエッチング用マスクとし
て、図２０に示すように、マスク基板２を後述する条件
を満たすように第１のエッチング処理を施し、ある程度
の深さの位相シフタパターン用の溝５ｂ1 を形成する
（工程２１０）。

【０１７３】この場合、後述する第２のエッチングを行
った後の最終的な位相シフタパターン用の溝の厚さ、す
なわち、目標とする位相シフタパターン用の溝の深さを
Ｄとすると深さは、露光用の光の波長λ、マスク基板の
材料の屈折率をｎとして、Ｄ＝λ／２（ｎ−１）の関係
を満たすように設定する。

【０１７４】この関係を満たす位相シフタパターン用の
溝を最終的に形成することにより、エッチングしていな
い、マスク基板２の領域を基準として位相シフタパター
ン用の溝の領域での露光用の透過光は実効的に逆位相と
なり、光の位相をシフトさせる条件を満たすものとな
る。

【０１７５】上記の関係を満たすように、精度良く第１
のエッチング処理を行う。すなわち、例えばプラズマエ
ッチングを用いて、レジスト膜１３ｂおよび遮光パター
ン４をエッチング用マスクとして、マスク基板２の露出
領域を、エッチング処理時の処理時間を所定の深さをエ
ッチングするのに必要なエッチング時間の９０％程度の
時間に設定してエッチング処理を施すことにより除去す
る。これにより、位相シフタパターン用の溝５ｂ（図４
参照）の深さの９０％程度の深さを有する溝５ｂ1 を形
成することができる。

【０１７６】プラズマエッチング処理は、微細加工が可
能なエッチング技術であり、例えば平行平板形のプラズ
マエッチング装置が使用されている。エッチングガスと
しては、例えば四フッ化炭素（ＣＦ₄ ）またはトリフル
オロメタン（ＣＦ₃ ）等のような反応ガスが使用され
る。なお、第１のエッチング処理は、プラズマエッチン
グ処理の他に、微細加工が可能な種々のドライエッチン
グ処理を使用することができる。このようにプラズチマ
エッチング処理によって第１のエッチング処理を行うこ
とにより、微細で、かつ、深い位相シフタパターン用の
溝５ｂ1 を短い時間で形成することが可能となってい
る。

【０１７７】ところで、プラズマエッチングの再現性
は、目標とする位相差誤差に対して充分でない。そこ
で、本実施例においては、位相シフタパターン用の溝を
マスク基板に掘る際、所定深さの略９０％程度が掘られ
るようにプラズマエッチング処理時間を設定することで
溝５ｂ1 を形成した後、図２１に示すように、フォトマ
スク１を透過する光の位相差を光学的に測定し、それに
よって測定された位相差と、良好な溝の場合に得られる
位相差との誤差から再度溝を掘る量を求める。

【０１７８】ここでは、例えば位相シフタパターン用の
溝５ｂ1 の深さを、図１２に示した光学検査装置１０を
用いて測定する（工程２１１）。すなわち、例えば前記
したのと同様に、リファレンス基板１Ｒを基準として、
マスク基板２における位相シフタパターン用の溝５ｂ1
との位相差を検出することにより、透過光の位相差を半
波長シフトさせるための残りのエッチング深さを求め
る。

【０１７９】ここでは、位相補正器１０ｅの位相の微小
シフト量と、それに対応した合成光の強度変化に関し
て、上記のメモリ値を基準として、実質的なマスク基板
２のエッチング量、すなわち、位相シフタパターン用の
溝５ｂ（図４参照）として機能させるようにするための
エッチング量を求めることができる。これにより、位相
シフタパターン用の溝５ｂ（図４参照）を形成する第２
のエッチングの際の残りのエッチング深さを求めること
ができる。

【０１８０】ただし、この位相差測定方法は、リファレ
ンス基板を用いる方法に限定されるものではなく、種々
変更可能であり、例えば被測定用のフォトマスク１にお
けるエッチング領域と未エッチング領域とで透過光の位
相差を測定しても良い。

【０１８１】すなわち、まず、プラズマエッチング処理
に先立ってマスク基板２の一部にマスクを形成してお
く。その後の位相差測定時に際して、そのマスクを外
す。そして、そのマスクを除去することで得られた未エ
ッチング領域と、溝５ｂ1 を形成した領域との双方に検
査光を照射し、その各々の透過光の位相差を測定する。

【０１８２】いずれにしても、上記のエッチング後に位
相差測定によって目標とするエッチング深さに対する誤
差を求める。

【０１８３】続いて、図２２に示すように、マスク基板
２に対して第２のエッチングを施す（工程２１２）。こ
の際には、溝５ｂの深さが所定の深さになるように時間
設定した状態で、例えばウエットエッチング処理を施
す。この際のエッチング液は、例えばフッ化水素（Ｈ
Ｆ）水溶液を用いる。また、この際のエッチング量は、
溝５ｂ1 の表面が、例えば１００Å程度除去される量で
ある。

【０１８４】このように本実施例１においては、プラズ
マエッチング処理により形成した位相シフタ用の溝５ｂ
1 の表面をウエットエッチング処理によって除去するこ
とにより、溝５ｂ1 内の表面を滑らかにするとともに、
マスク基板２の表面に付着する微小異物を除去し低減さ
せることができる。

【０１８５】ここで、上述した第１のエッチングをドラ
イエッチングとした場合、深く、かつ、微細な位相シフ
タパターン用の溝５ｂ1 を短時間で形成できるという効
果があるが、位相シフタパターン用の溝５ｂ1 の底面に
微細な凹凸が形成されてしまい、位相シフタパターン用
の溝５ｂとして不都合が発生する問題がある。これは、
従来の溝形の位相シフタパターンを有するフォトマスク
を製造する場合に避けることができない問題であった。

【０１８６】しかし、本実施例１では、第２のエッチン
グをウエットエッチング処理とすることにより、位相シ
フタパターン用の溝５ｂ1 の底面に形成されている微細
な凹凸を除去して滑らかにすることができる。

【０１８７】このように、本実施例１においては、位相
シフタパターン用の溝の形成に際して、ドライエッチン
グとウエットエッチングとのメリットを組み合わせて活
用していることにより、表面が滑らかな微細な位相シフ
タ用の溝５ｂを短時間で簡単に形成することができる。
このため、フォトマスク１間の製造バラツキを実質的に
小さくすることができ、マスク透過光の位相差を所望値
に設定することができる。

【０１８８】また、図２２に示すように、第２のエッチ
ング処理後は、位相シフタパターン用の溝５ｂの表面部
に遮光パターン４の突出部がオーバーハング状態で形成
されている。これは、第２のエッチング工程では、ウエ
ットエッチング処理を行っているので、位相シフタパタ
ーン用の溝５ｂの全表面が等方的にエッチングされ、遮
光パターン４の下方のマスク基板部も除去されることに
より形成されるものである。

【０１８９】この遮光パターン４の突出部の長さは、露
光用の光の波長をλとすると、λ／５以下の長さにする
ことにより、このフォトマスク１を使用して行う投影露
光の際において位相シフタパターン用の溝５ｂの側面に
おいて散乱した露光用の光が、例えば半導体ウエハ等の
表面に転写されるのを防止できる。なお、上述した位相
シフタパターン用の溝５ｂ1 を形成する際に位相シフタ
パターン用の溝５ｂ1の深さを所定深さの９０％程度と
したが、これは、遮光パターン４の突出部の長さをλ／
５以下の長さにするという条件に基づいて規定されてい
る。

【０１９０】その後、不要となった導電性ポリマー膜１
４およびレジスト膜１３ｂを除去し、マスク基板２を洗
浄した後（工程２１３）、図２３に示すように、フォト
マスク１上のパターン形成を終了する。

【０１９１】その後、上記したフォトマスク１の検査方
法によって位相シフタパターン用の溝５ｂからなる位相
シフタパターン等の外観検査を行い（工程２１４）、必
要に応じてパターンを修正することによりフォトマスク
１を完成させる。

【０１９２】次に、本実施例１のフォトマスク１を用い
た露光方法で使用する縮小投影露光装置の例を図２４に
よって説明する。

【０１９３】本実施例１の縮小投影露光装置１５のコヒ
ーレンシは、例えば0.３であり、投影光学レンズの開口
特性ＮＡは、例えば0.５、縮小投影露光の縮小率Ｍは、
例えば１／５である。

【０１９４】縮小投影露光装置１５の光学系は、露光光
源１５ａと、試料ステージ１５ｂとを結ぶ露光上に配置
されており、ミラー１５ｃ1 ，１５ｃ2 、シャッタ１５
ｄ、フライアイレンズ１５ｅ、コンデンサレンズ１５ｆ
および縮小投影光学レンズ系１５ｇを有している。

【０１９５】上記フォトマスク１は、縮小投影露光装置
１５のコンデンサレンズ１５ｆと縮小投影光学レンズ系
１５ｇとの間に、そのフォトマスク１の位置と半導体ウ
エハＷの位置とがアライメント光学系１５ｈによって位
置合わせされた状態で載置されている。とを有してい
る。

【０１９６】露光光源１５ａは、例えばｉ線等のような
光Ｌを放射する高圧水銀ランプである。露光光源１５ａ
から放射された光ＬP は、ミラー１５ｃ1 ，１５ｃ2 、
コンデンサレンズ１５ｆ、フォトマスク１および縮小投
影光学レンズ１５ｇを介して試料ステージ１５ｂ上の半
導体ウエハＷの主面に照射されるようになっている。半
導体ウエハＷは、例えばシリコン（Ｓｉ）単結晶からな
り、その主面上には、感光性のフォトレジスト膜がスピ
ン塗布法等によって塗布されている。

【０１９７】この露光方式としては、例えばステップ＆
スキャン露光方式を採用しても良い。ステップ＆スキャ
ン露光方式は、縮小投影露光の一種であるが、同一の縮
小投影レンズを用いて有効となる露光領域を得ることを
目的としている。

【０１９８】図２４において、フォトマスク１と半導体
ウエハＷとをそれぞれレーザ干渉により高い精度で位置
座標の測定を行いながら同期させて共に動かしつつ、フ
ォトマスク１面に、例えばエキシマレーザ光等を照射す
ることにより、フォトマスク１上の露光領域を走査す
る。これに対応して、半導体ウエハＷ上のフォトレジス
ト膜面にフォトマスク１上のパターンが縮小投影され
る。

【０１９９】すなわち、縮小投影レンズの直径に対応し
て露光するので、実効的に露光チップサイズが２^1/2 倍
になる。しかし、この方法を採用する場合は、露光スル
ープットが低下するので、その対策として、縮小率を×
５〜×４にする方式が採用されれている。光源として
は、例えばＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）が
採用されている。

【０２００】このステップ＆スキャン露光に対応するた
めには、従来の×５縮小投影方式よりも、さらに微細な
パターン欠陥を摘出する必要があるが、本実施例１の検
査方法によってその欠陥摘出および判別も容易となる。

【０２０１】次に、本実施例の露光方法を説明する。な
お、本実施例においては、例えば配線パターン、ゲート
電極パターンおよび具体的な半導体集積回路装置のプロ
セス中での露光方法を説明する。

【０２０２】まず、配線パターンの露光方法を図２５〜
図２７によって説明する。図２５に示すように、被露光
用の半導体ウエハＷの半導体基板１６上には、例えばＳ
ｉＯ₂ からなる絶縁膜１７がＣＶＤ法等によって形成さ
れており、その上には、例えばアルミニウム等からなる
金属膜１８がスパッタリング法や蒸着法等によって形成
されている。

【０２０３】まず、このような半導体ウエハＷの金属膜
１８上に、例えば厚さ0.６μｍ程度のネガ形のフォトレ
ジスト膜１９ａをスピン塗布法等によって堆積した後、
その半導体ウエハＷに対してベーク処理を施す。

【０２０４】続いて、フォトマスク１および半導体ウエ
ハＷを、縮小投影露光装置１５（図２４参照）の所定位
置に配置した後、露光光源１５ａから露光用の光ＬP を
放射する。この放射された光ＬP は、フォトマスク１を
介して半導体ウエハＷのフォトレジスト膜１９ａに照射
される。

【０２０５】その後、半導体ウエハＷを縮小投影露光装
置１５から取り出した後、その半導体ウエハＷに対して
ベーク処理を施す。

【０２０６】次いで、半導体ウエハＷ上のフォトレジス
ト膜１９ａに対して現像処理を施すことにより、図２６
に示すように、フォトレジスト膜１９ａのパターンを形
成する。このフォトレジスト膜１９ａのパターンは、配
線パターンを形成するためのパターンであり、図２６の
紙面に垂直な方向に延在している。

【０２０７】続いて、そのフォトレジスト膜１９ａのパ
ターンをエッチングマスクとして、半導体ウエハＷに対
してエッチング処理を施すことにより、フォトレジスト
膜１９ａのパターンから露出する金属膜１８部分をエッ
チング除去することにより、図２７に示すように、半導
体ウエハＷ上に残された金属膜からなる配線パターン１
８ａを形成する。

【０２０８】次に、ゲート電極パターンの形成方法を図
２８〜図３３によって説明する。

【０２０９】まず、半導体基板上のゲート絶縁膜上に、
例えば多結晶シリコンからなるゲート形成膜をＣＶＤ法
またはスパッタリング法等によって堆積した後、そのゲ
ート形成膜上に、例えばポジ形のフォトレジスト膜をス
ピン塗布法等によって塗布する。

【０２１０】続いて、フォトマスク１および半導体ウエ
ハＷを、縮小投影露光装置１５（図２４参照）に装着し
た後、半導体ウエハＷに対して上述してように露光処理
を施す。この際、図２８および図２９に示すフォトマス
ク１を続けて露光する。

【０２１１】図２８および図３０に示すフォトマスク１
は、遮光パターン４に矩形状に開口された透光領域Ｃに
位相シフタパターン５のエッジ部が存在する場合を示し
ている。なお、図３０は図２８のＸ1 −Ｘ1 線の断面図
である。

【０２１２】また、図２９および図３１に示すのは、マ
スク基板２上に矩形状の孤立した遮光パターン４が配置
されている場合を示している。遮光パターン４の大きさ
は、図２８の透光領域Ｃの大きさにほぼ等しい。なお、
図３１は図２９のＸ2 −Ｘ2線の断面図である。

【０２１３】その後、半導体ウエハＷを縮小投影露光装
置１５（図２４参照）から取り出し、ベーク処理を施し
た後、現像処理を施すことにより、図３２に示すような
微細な幅のフォトレジスト膜１９ｂのパターンを形成す
ることができる。なお、符号の２０は、上記したゲート
絶縁膜である。

【０２１４】その後、そのフォトレジスト膜１９ｂパタ
ーンをマスクとして、そのフォトレジスト膜１９ｂのパ
ターンから露出するゲート形成膜２１部分をエッチング
除去することにより、図３３に示すように、ゲート電極
２１ａを形成する。このゲート電極２１ａのチャネル方
向側の寸法は、例えば0.２８μｍ程度である。

【０２１５】次に、本発明を、例えばツイン・ウエル方
式のＣＭＯＳ−ＳＲＡＭの製造工程に適用した場合を図
３４〜図４１によって説明する。

【０２１６】図３４はその製造工程中における半導体基
板１６の要部断面図である。半導体基板１６は、例えば
ｎ^- 形のシリコン（Ｓｉ）単結晶からなり、その上部に
は、例えばｎウエル２２ｎおよびｐウエル２２ｐが形成
されている。ｎウエル２２ｎには、例えばｎ形不純物の
リンまたはＡｓが導入されている。また、ｐウエル２２
ｐには、例えばｐ形不純物のホウ素が導入されている。

【０２１７】続いて、図３５に示すように、このような
半導体基板１６の主面上に、例えばＳｉＯ₂ からなるフ
ィールド絶縁膜２３をＬＯＣＯＳ（Local Oxidization
of Silicon）法等によって形成した後、そのフィールド
絶縁膜２３に囲まれた素子形成領域に、例えばＳｉＯ₂
からなるゲート絶縁膜２０を熱酸化法等によって形成す
る。

【０２１８】続いて、その半導体基板１６上に、例えば
低抵抗ポリシリコンからなるゲート形成膜をＣＶＤ法等
によって堆積した後、その膜をフォトリソグラフィ技術
およびエッチング技術によってパターニングすることに
より、ゲート電極２１ａを形成する。

【０２１９】その後、ｎチャネル形のＭＯＳ・ＦＥＴ形
成領域に、例えばｎ形不純物のリンまたはＡｓをイオン
注入法等によって導入する。この際、ゲート電極２１ａ
をマスクとして自己整合的にｎ形不純物を半導体基板１
６に導入する。

【０２２０】続いて、ｐチャネル形のＭＯＳ・ＦＥＴ形
成領域に、例えばｐ形不純物のホウ素をイオン注入法等
によって導入する。この際、ゲート電極２１ａをマスク
として自己整合的にｐ形不純物を半導体基板１６に導入
する。

【０２２１】その後、半導体基板１６に対して熱処理を
施すことにより、ｎチャネル形のＭＯＳ・ＦＥＴのソー
ス領域およびドレイン領域を構成するｎ形の半導体領域
２４を形成するとともに、ｐチャネル形のＭＯＳ・ＦＥ
Ｔのソース領域およびドレイン領域を構成するｐ形の半
導体領域２５を形成する。

【０２２２】次いで、図３６に示すように、半導体基板
１６上に、例えばＳｉＯ₂ からなる層間絶縁膜２６をＣ
ＶＤ法等によって堆積した後、その上面にポリシリコン
膜をＣＶＤ法等によって堆積する。

【０２２３】続いて、そのポリシリコン膜をフォトリソ
グラフィ技術およびエッチング技術によってパターニン
グした後、そのパターニングされたポリシリコン膜の所
定領域に不純物を導入することにより、ポリシリコン膜
からなる配線２７Ｌおよび抵抗２７Ｒを形成する。

【０２２４】その後、図３７に示すように、半導体基板
１６上に、例えばＳｉＯ₂ からなる絶縁膜２８をＳＯＧ
（Spin On Glass ）法等によって堆積した後、その絶縁
膜２８に半導体領域２４，２５および配線２７Ｌの一部
が露出するような接続孔２９ａをフォトリソグラフィ技
術およびエッチング技術によって穿孔する。

【０２２５】次いで、半導体基板１６上に、例えばＡｌ
等からなる金属膜をスパッタリング法等によって堆積し
た後、その金属膜をフォトリソグラフィ技術およびエッ
チング技術によってパターニングすることにより、図３
８に示すように、第１層配線３０を形成する。

【０２２６】続いて、図３９に示すように、半導体基板
１６上に、例えばＳｉＯ₂ からなる層間絶縁膜３１をＣ
ＶＤ法等によって堆積した後、その一部に第１層配線３
０の一部が露出するような接続孔２９ｂを穿孔する。

【０２２７】その後、半導体基板１６上に、例えばＡｌ
等からなる金属膜をスパッタリング法等によって堆積し
た後、その金属膜をフォトリソグラフィ技術およびエッ
チング技術によってパターニングすることにより、第２
層配線３２を形成する。その後、図４０に示すように、
半導体基板１６上に、例えばＳｉＯ₂ からなる表面保護
膜３３をＣＶＤ法等によって堆積する。

【０２２８】図４１は上記ＳＲＡＭの製造プロセスにお
けるフォトリソグラフィ工程、すなわち、露光工程を抽
出し、フロー化した露光プロセス・フロー図である。

【０２２９】同図において、ｎウエル・フォト工程Ｐ１
は、半導体基板上に窒化シリコンからなる絶縁膜を堆積
した後、その絶縁膜上にｎウエル形成領域以外の領域が
被覆されるようなフォトレジストパターンを形成する工
程である。

【０２３０】フィールド・フォト工程Ｐ２は、半導体基
板上に窒化シリコンからなる絶縁膜を堆積した後、その
絶縁膜上に素子形成領域のみが被覆されるようなフォト
レジストパターンを形成する工程である。

【０２３１】ｐウエル・フォト工程Ｐ３は、ｐウエルの
チャネルストッパ領域を形成するために、ｎウエル上を
被覆するフォトレジストパターンを形成する工程であ
る。

【０２３２】ゲート・フォト工程Ｐ４は、半導体基板上
にポリシリコンからなる導体膜を堆積した後、その導体
膜上にゲート電極形成領域が被覆されるようなフォトレ
ジストパターンを形成する工程である。

【０２３３】ｎチャネル・フォト工程Ｐ５は、ｎチャネ
ル側にゲート電極をマスクとしてｎ形不純物をイオン注
入するために、ｐチャネル側を被覆するようなフォトレ
ジストパターンを形成する工程である。

【０２３４】ｐチャネル・フォト工程Ｐ６は、逆に、Ｐ
チャネル側にゲート電極をマスクとしてｐ形不純物をイ
オン注入するために、ｎチャネル側を被覆するようなフ
ォトレジストパターンを形成する工程である。

【０２３５】多結晶シリコン・フォト工程Ｐ７は、配線
または抵抗となる第２層多結晶シリコン膜をパターニン
グするために、半導体基板上に堆積された多結晶シリコ
ン膜上に配線および抵抗領域を被覆するようなフォトレ
ジストパターンを形成する工程である。

【０２３６】Ｒ・フォト工程Ｐ８は、抵抗上にフォトレ
ジストパターンを形成した状態で、その他の領域に不純
物を導入する際のマスクとなるフォトレジストパターン
をネガ・プロセスによってパターニングする工程であ
る。

【０２３７】コンタクト・フォト工程Ｐ９は、接続孔を
形成するためのフォトレジストパターンをポジ・プロセ
スで形成する工程である。Ａｌ−１・フォト工程Ｐ１０
は、第１層配線をパターニングする工程である。スルー
ホール・フォト工程Ｐ１１は、第１層配線と第２層配線
とを接続する接続孔を開口するためのフォトレジストパ
ターンを形成する工程である。

【０２３８】Ａｌ−２・フォト工程Ｐ１２は、第２層配
線をパターニングするための工程である。ボンディング
パッド・フォト工程Ｐ１３は、表面保護膜にボンディン
グパッドに対応する１００μｍ程度の開口を形成するた
めの工程であり、表面保護膜上にボンディングパッド形
成領域以外を被覆するフォトレジストパターンを形成す
る工程である。

【０２３９】これらの露光プロセスのうち、ｎウエル・
フォト工程Ｐ１、ｎチャネル・フォト工程Ｐ５、ｐチャ
ネル・フォト工程Ｐ６およびボンディングパッド・フォ
ト工程Ｐ１３は、最小寸法が比較的大きいので、一般
に、位相シフトマスクを用いる必要がないが、その他の
フォト工程では、本発明の位相シフトマスクを露光に際
して用いる。

【０２４０】特に、ゲート・フォト工程Ｐ４では、化学
増幅系のネガ形フォトレジストを用いてゲート電極を形
成し、コンタクト・フォト工程Ｐ９では、化学増幅系の
ポジ形フォトレジストを用いて接続孔を形成する。これ
により、ゲート電極のゲート長および接続孔の開口径
を、光露光方式で用いる露光光の波長以下（例えば0.３
μｍ程度）に微細にすることができる。

【０２４１】このように、本実施例１によれば、以下の
効果を得ることが可能となる。

【０２４２】(1).本実施例１によれば、フォトマスク１
の検査工程を分けることにより、複数枚のフォトマスク
１を検査する場合に、例えば任意のフォトマスク１は異
常摘出工程、異常摘出工程の終了した他のフォトマスク
１は第１の良否判定工程、さらに異常摘出工程の終了し
た他のフォトマスク１は第２の良否判定工程というよう
に分けて検査を行うことができる。すなわち、フォトマ
スク１の検査が１つの検査工程で滞るのを防止すること
ができるので、複数枚のフォトマスク１の検査を効率良
く実行することが可能となる。したがって、微細なパタ
ーンを転写可能な信頼性の高いフォトマスク１の製造時
間を大幅に短縮することが可能となる。

【０２４３】(2).フォトマスク１の検査工程を分けるこ
とにより、個々の検査に適した検査光学系等を設置する
ことができるので、各検査工程での検査精度を大幅に向
上させることが可能となる。

【０２４４】(3).上記(2) により、微細なパターンを転
写可能な信頼性の高いフォトマスク１を提供することが
できる。したがって、このフォトマスク１を用いて半導
体集積回路装置を製造することにより、露光処理におけ
るパターン転写不良を低減することができるので、半導
体集積回路装置の歩留りおよび信頼性を向上させること
が可能となる。

【０２４５】(4).各検査工程に分けることにより、個々
の検査工程毎にデータを分割することができるので、検
査装置におけるデータの負荷を軽くことができる。この
ため、データ処理速度を向上させることができ、検査効
率を向上させることが可能となる。

【０２４６】(5).各検査工程に分けることにより、不要
な検査を無くすことができる。例えば異常摘出工程にお
いて、その後の検査が不要と判定された場合あるいはそ
の後の検査が不要とされた領域が発見された場合には、
その情報を第１の良否判定工程や第２の良否判定工程に
伝送することにより、フォトマスク１の全領域での第１
の良否判定工程および第２の良否判定工程やフォトマス
ク１の一部の領域での第１の良否判定工程および第２の
良否判定工程を削減することができる。したがって、検
査効率を向上させることが可能となる。

【０２４７】(6).本発明のフォトマスク１の製造方法に
よれば、位相シフタパターン５のエッジ部が配置される
ような所定の透光領域を有するマスク基板２を検査する
際に、その透光領域を分割したパターンのデータを作成
し、その一方の分割領域に位相シフタパターン５が存在
するか否かを検査することにより、パターン間隔が露光
可能な間隔以下であることに起因して不良と判定してし
まうような誤検査を防止することができるので、位相シ
フタパターン５のエッジ部が配置される透光領域につい
ても不良と判定せずに、位相シフタパターン５を有する
フォトマスク１の検査を実行することが可能となる。し
たがって、検査効率を向上させることが可能となる。

【０２４８】(7).本発明のフォトマスク１の製造方法に
よれば、フォトマスク１の検査に際して、位相シフタパ
ターン５のエッジ部が配置される透光領域において、位
相シフタパターン５を透過した光と位相シフタパターン
５の無い透光領域を透過した光との境界領域におけるパ
ターンの幅を実際に測定し、これに基づいて判定用のパ
ターンのデータを作成することにより、その幅が製品毎
に異なることに起因して不良と判定してしまうような誤
検査を防止することができるので、位相シフタパターン
５のエッジ部が配置される透光領域についても不良と判
定せずに、位相シフタパターン５を有するフォトマスク
１の検査を実行することが可能となる。したがって、検
査効率を向上させることが可能となる。

【０２４９】（実施例２）図４２は本発明の他の実施例
であるフォトマスクの製造方法で用いる集束イオンビー
ム装置の説明図である。

【０２５０】本実施例２においては、フォトマスク１に
溝形の位相シフタパターンを形成する際の変形例を説明
する。

【０２５１】本実施例２で用いる集束イオンビーム装置
の例を図４２に示す。集束イオンビーム装置３４のイオ
ン源３４ａから放射されたイオンビームは、ブランキン
グ電極３４ｂ、偏向電極３４ｃにより制御されてフォト
マスク１に照射される。例えば0.１μｍ程度のビーム径
に絞って所定の加工領域に照射する。フォトマスク１
は、保持器３４ｄに保持され、試料台３４ｅに保持され
る。試料台３４ｅは、傍部に設けられたレーザミラー３
４ｆを介してレーザ干渉測長器３４ｇによって、その位
置座標認識が行われ、その位置合わせが行われる。これ
に、磁気テープ３４ｈ等のデータ入力装置により、加工
すべき位置のデータを入力する。上記の装置は、イオン
ビーム照射部にガスが添加されるようにガスノズル３４
ｉが設けられている。ガスノズル３４ｉは、開閉バルブ
を介してガスボンベ３４ｊに接続されている。これによ
って、加工前にガス添加してイオンビーム加工が可能と
なる。

【０２５２】また、例えば塗布形ガラス膜（ＳＯＧ）を
位相シフタに用いた場合、このシフタが余分な領域まで
加工残りがある箇所の除去に対し、前記のガス添加の集
束イオンビームを用いることで、ガラス基板とのエッチ
ング選択比を向上させることができる。

【０２５３】次に、本実施例２のフォトマスク１の製造
方法を説明する。なお、ここでの説明では、前記実施例
１で用いた図２０〜図２２を用いて説明する。

【０２５４】まず図２０に示すように、マスク基板２の
透光領域の所定位置に集束イオンビームを照射すること
により、マスク基板２の一部をスパッタ除去し、マスク
基板２に所定深さの略９０％程度の溝５ｂ1 をイオンビ
ーム照射時間または走査回数を設定することで形成す
る。

【０２５５】この集束イオンビームによる加工技術につ
いては、例えば特願平２−２４７１００号の明細書に記
載してある。ただし、イオンビーム照射前に、フォトマ
スク１の表面にエッチングを促進させるガスを添加する
ことで、加工速度を向上させることが可能である。

【０２５６】次に、図２１に示すように、上記と同様
に、実施例１の方法を用い、照射領域と、未照射領域と
に関して、光学的に位相差を測定して、所定の位相差と
の誤差を求める。

【０２５７】続いて、再度上記領域に集束イオンビーム
を照射する。照射量は、上記にて求めた所定の位相差と
の誤差にて決められるものである。今回は、例えばキセ
ノンフロライドガス等を添加しながら、イオンビームを
照射することで、最初のイオンビーム照射の場合よりも
ダメージが小さくなるようにした状態とする。これによ
り、図２２に示すように、マスク基板２に所定の深さの
溝５ｂを形成することができる。この方式によって、本
来、位相シフタパーン用の溝５ｂを高精度に補正するこ
とができる。以降は、前記実施例１と同様である。

【０２５８】本実施例２においても前記実施例１と同様
の効果を得ることが可能となる。

【０２５９】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例
１，２に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しな
い範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

【０２６０】例えば前記実施例においては、Ｓｉ単結晶
からなる半導体ウエハ上に所定の半導体集積回路パター
ンを転写する場合について説明したが、これに限定され
るものではなく、例えばＧａＡｓ等のような化合物半導
体からなる半導体ウエハ上に予定の半導体集積回路パタ
ーンを転写する場合にも本発明を適用できる。

【０２６１】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野であるＳＲＡ
Ｍの製造方法に用いるフォトマスクに適用した場合につ
いて説明したが、これに限定されず種々適用可能であ
り、例えばＤＲＡＭ（DynamicRAM ）やマイクロプロセ
ッサ等のような他の半導体集積回路装置の露光方法に用
いるフォトマスクに適用することも可能である。

【０２６２】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【０２６３】(1).本発明のフォトマスクの製造方法によ
れば、各検査工程に分けることにより、複数枚のフォト
マスクを検査する場合に、例えば任意のフォトマスクは
異常摘出工程、異常摘出工程の終了した他のフォトマス
クは第１の良否判定工程、さらに異常摘出工程の終了し
た他のフォトマスクは第２の良否判定工程というように
分けて検査を行うことができ、フォトマスクの検査が１
つの検査工程で滞るのを防止することができるので、複
数枚のフォトマスクの検査を効率良く実行することが可
能となる。したがって、微細なパターンを転写可能な信
頼性の高いフォトマスクの製造時間を大幅に短縮するこ
とが可能となる。

【０２６４】(2).各検査工程に分けることにより、個々
の検査に適した検査光学系等を設置することができるの
で、各検査工程での検査精度を大幅に向上させることが
可能となる。

【０２６５】(3).上記(2) により、微細なパターンを転
写可能な信頼性の高いフォトマスクを提供することがで
きるので、このフォトマスクを用いて半導体集積回路装
置を製造することにより、露光処理におけるパターン転
写不良を低減することができるので、半導体集積回路装
置の歩留りおよび信頼性を向上させることが可能とな
る。

【０２６６】(4).各検査工程に分けることにより、個々
の検査工程毎にデータを分割することができるので、検
査装置におけるデータの負荷を軽くことができる。この
ため、データ処理速度を向上させることができ、検査効
率を向上させることが可能となる。

【０２６７】(5).各検査工程に分けることにより、不要
な検査を無くすことができる。例えば異常摘出工程にお
いて、その後の検査が不要と判定された場合あるいはそ
の後の検査が不要とされた領域が発見された場合には、
その情報を第１の良否判定工程や第２の良否判定工程に
伝送することにより、フォトマスクの全領域での第１の
良否判定工程および第２の良否判定工程やフォトマスク
の一部の領域での第１の良否判定工程および第２の良否
判定工程を削減することができる。したがって、検査効
率を向上させることが可能となる。

【０２６８】(6).本発明のフォトマスクの製造方法によ
れば、位相シフタパターンのエッジ部が配置されるよう
な所定の透光領域を有するマスク基板を検査する際に、
その透光領域を分割したパターンのデータを作成し、そ
の一方の分割領域に位相シフタパターンが存在するか否
かを検査することにより、パターン間隔が露光可能な間
隔以下であることに起因して不良と判定してしまうよう
な誤検査を防止することができるので、位相シフタパタ
ーンのエッジ部が配置される透光領域についても不良と
判定せずに、位相シフタパターンを有するフォトマスク
の検査を実行することが可能となる。したがって、検査
効率を向上させることが可能となる。

【０２６９】(7).本発明のフォトマスクの製造方法によ
れば、フォトマスクの検査に際して、位相シフタパター
ンのエッジ部が配置される透光領域において、位相シフ
タパターンを透過した光と位相シフタパターンの無い透
光領域を透過した光との境界領域におけるパターンの幅
を実際に測定し、これに基づいて判定用のパターンのデ
ータを作成することにより、その幅が製品毎に異なるこ
とに起因して不良と判定してしまうような誤検査を防止
することができるので、位相シフタパターンのエッジ部
が配置される透光領域についても不良と判定せずに、位
相シフタパターンを有するフォトマスクの検査を実行す
ることが可能となる。したがって、検査効率を向上させ
ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるフォトマスクの検査装
置の説明図である。

【図２】フォトマスクの平面図である。

【図３】図２のフォトマスクの要部断面図である。

【図４】図２のフォトマスクの他の例における要部断面
図である。

【図５】図２のフォトマスク１のパターンを縮小投影光
学系によって半導体ウエハ上のレジスト膜に投影した光
の振幅および強度の説明図である。

【図６】位相差誤差を説明するための説明図である。

【図７】フォトマスク上の正常部分の要部断面図であ
る。

【図８】フォトマスク上の異常部分の要部断面図であ
る。

【図９】フォトマスクの表面の一部を電子顕微鏡で撮影
した写真である。

【図１０】フォトマスクの異常摘出方法の一例を説明す
るための説明図である。

【図１１】フォトマスクにおける位相差の測定方式の原
理を説明するための説明図である。

【図１２】フォトマスクの異常判別の一例を説明するた
めの説明図である。

【図１３】フォトマスクにおける位相差の測定方式の原
理の説明図である。

【図１４】フォトマスクの製造フロー図である。

【図１５】フォトマスクの製造工程中における要部断面
図である。

【図１６】フォトマスクの図１５に続く製造工程中にお
ける要部断面図である。

【図１７】フォトマスクの図１６に続く製造工程中にお
ける要部断面図である。

【図１８】フォトマスクの図１７に続く製造工程中にお
ける要部断面図である。

【図１９】フォトマスクの図１８に続く製造工程中にお
ける要部断面図である。

【図２０】フォトマスクの図１９に続く製造工程中にお
ける要部断面図である。

【図２１】フォトマスクの図２０に続く製造工程中にお
ける要部断面図である。

【図２２】フォトマスクの図２１に続く製造工程中にお
ける要部断面図である。

【図２３】フォトマスクの図２２に続く製造工程中にお
ける要部断面図である。

【図２４】縮小露光装置の説明図である。

【図２５】半導体集積回路装置の製造工程である露光方
法を説明するための半導体基板の要部断面図である。

【図２６】半導体集積回路装置の図２５に続く製造工程
である露光方法を説明するための半導体基板の要部断面
図である。

【図２７】半導体集積回路装置の図２６に続く製造工程
である露光方法を説明するための半導体基板の要部断面
図である。

【図２８】半導体集積回路装置の製造工程である露光工
程で用いるフォトマスクの要部平面図である。

【図２９】半導体集積回路装置の製造工程である露光工
程で用いるフォトマスクの要部平面図である。

【図３０】図２８のＸ1 −Ｘ1 線の断面図である。

【図３１】図２９のＸ2 −Ｘ2 線の断面図である。

【図３２】半導体集積回路装置の製造工程である露光方
法を説明するための半導体基板の要部断面図である。

【図３３】半導体集積回路装置の図３２に続く製造工程
である露光方法を説明するための半導体基板の要部断面
図である。

【図３４】半導体集積回路装置の製造工程である露光方
法を説明するための半導体基板の要部断面図である。

【図３５】半導体集積回路装置の図３４に続く製造工程
である露光方法を説明するための半導体基板の要部断面
図である。

【図３６】半導体集積回路装置の図３５に続く製造工程
である露光方法を説明するための半導体基板の要部断面
図である。

【図３７】半導体集積回路装置の図３６に続く製造工程
である露光方法を説明するための半導体基板の要部断面
図である。

【図３８】半導体集積回路装置の図３７に続く製造工程
である露光方法を説明するための半導体基板の要部断面
図である。

【図３９】半導体集積回路装置の図３８に続く製造工程
である露光方法を説明するための半導体基板の要部断面
図である。

【図４０】半導体集積回路装置の図３９に続く製造工程
である露光方法を説明するための半導体基板の要部断面
図である。

【図４１】半導体集積回路装置の製造工程である露光方
法を説明するためのフロー図である。

【図４２】本発明の他の実施例であるフォトマスクの製
造方法で用いる集束イオンビーム装置の説明図である。

【符号の説明】

１ フォトマスク １Ｒ リファレンス基板 ２ マスク基板 ３ａ，３ｂ アライメントマーク ４ 遮光パターン ４ａ 遮光膜 ５ 位相シフタパターン ５ａ 透明膜 ５ｂ，５ｂ1 溝 ６ 検査装置 ７ 異常摘出ステーション ７Ａ 検査部 ７Ａ1 検査ステージ ７Ａ2 ステージ駆動機構 ７Ａ3 レーザ干渉計 ７Ａ4 ，７Ａ5 光学レンズ ７Ａ6 光源 ７Ａ7 反射板 ７Ａ8 センサ ７Ａ9 制御回路 ７Ｂ データ処理部 ７Ｂ1 ＣＰＵ ７Ｂ2 ＶＤＴ ７Ｂ3 磁気ディスクドライバ ７Ｂ4 通信Ｉ／Ｏ（入出力）回路 ７Ｂ5 ，７Ｂ6 データ変換回路 ７Ｂ7 ，７Ｂ8 画像メモリ ７Ｂ9 比較器 ７Ｂ10 記憶部 ７Ｂ11 磁気テープドライバ ７Ｂ12 入出力ポート ８ 異常判別ステーション ８Ａ 検査部 ８Ａ1 検査ステージ ８Ａ2 ステージ駆動機構 ８Ａ3 座標測定部 ８Ａ4 光学レンズ ８Ａ5 光源 ８Ａ6 ハーフミラー ８Ａ7 外観モニタ ８Ａ8 制御回路 ８Ｂ データ処理部 ８Ｂ1 ＣＰＵ ８Ｂ2 ＶＤＴ ８Ｂ3 通信Ｉ／Ｏ回路 ８Ｂ4,８Ｂ5 記憶部 ９ 位相差測定ステーション ９Ａ 検査部 ９Ａ1 検査ステージ ９Ａ2 ステージ駆動機構 ９Ａ3 座標測定部 ９Ａ4 ，９Ａ5 光学レンズ ９Ａ6 光源 ９Ａ7 モニタ ９Ａ8 制御回路 ９Ｂ データ処理部 ９Ｂ1 ＣＰＵ ９Ｂ2 ＶＤＴ ９Ｂ3 記憶部 ９Ｂ4 通信Ｉ／Ｏ回路 ９Ｂ5 位相差測定部 １０ 光学検査装置 １０ａ 光源 １０ｂ フィルタ １０ｃ アパーチャ １０ｄ ビームスプリッタ １０ｅ 位相補正器 １０ｆ 反射鏡 １０ｇ 光学レンズ １０ｈ ハーフミラー １０ｉ 検出器 １０ｊ ビームスプリッタ １０ｋ 光学レンズ １０ｍ メモリ １１ スクリーン １２ 干渉縞 １３ａ，１３ｂ レジスト膜 １４ 導電性ポリマー膜 １５ 縮小投影露光装置 １５ａ 露光光源 １５ｂ 試料ステージ １５ｃ1 ，１５ｃ2 ミラー １５ｄ シャッタ １５ｅ フライアイレンズ １５ｆ コンデンサレンズ １５ｇ 縮小投影光学レンズ系 １５ｈ アライメント光学系 １５ｈ1 〜１５ｈ5 集光レンズ １５ｈ6 ，１５ｈ7 ハーフミラー １５ｈ8 位置合わせ光源 １５ｈ9 モニタカメラ １５ｈ10 ミラー １６ 半導体基板 １７ 絶縁膜 １８ 金属膜 １８ａ 配線パターン １９ａ，１９ｂ フォトレジスト膜 ２０ ゲート絶縁膜 ２１ ゲート形成膜 ２１ａ ゲート電極 ２２ｎ ｎウエル ２２ｐ ｐウエル ２３ フィールド絶縁膜 ２４，２５ 半導体領域 ２６ 層間絶縁膜 ２７Ｌ 配線 ２７Ｒ 抵抗 ２８ 絶縁膜 ２９ａ，２９ｂ 接続孔 ３０ 第１層配線 ３１ 層間絶縁膜 ３２ 第２層配線 ３３ 表面保護膜 ３４ 集束イオンビーム装置 ３４ａ イオン源 ３４ｂ ブランキング電極 ３４ｃ 偏向電極 ３４ｄ 保持器 ３４ｅ 試料台 ３４ｆ レーザミラー ３４ｇ レーザ干渉測長器 ３４ｈ 磁気テープ ３４ｉ ガスノズル ３４ｊ ガスボンベ Ａ 転写領域 Ｂ 遮光領域 Ｃ，Ｃ1 ，Ｃ2 透光領域 Ｄ 遮光領域 ＤＢ1 〜ＤＢ3 データバス Ｗ 半導体ウエハ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５０２Ｖ ５０２Ｗ ５２８

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透過光に位相差を生じさせる位相シフタ
   パターンをマスク基板上に設けたフォトマスクの製造方
   法であって、前記マスク基板を検査する際に、各々独立
   した検査ステージ上において、以下の工程で検査を行う
   ことを特徴とするフォトマスクの製造方法。 （ａ）前記マスク基板に検査光を照射してマスク基板を
   透過した光またはマスク基板から反射された光を検出す
   ることによって得られた実測のパターンデータと、前記
   マスク基板上に形成するマスクパターンの元になったパ
   ターンデータまたはマスク基板上の異なる領域のパター
   ンデータの少なくとも一方とを比較照合することによ
   り、マスク基板上の異常箇所を摘出する工程。 （ｂ）前記異常箇所の摘出工程によって摘出された異常
   箇所の異常内容を判別し分類するとともに、位相シフタ
   パターンに関連する異常の有無を判別する第１の良否判
   定工程。 （ｃ）前記マスク基板に対して位相差測定検査を行うこ
   とにより、位相シフタパターンの良否を判定する第２の
   良否判定工程。
2. 【請求項２】 請求項１記載のフォトマスクの製造方法
   において、前記異常箇所の摘出工程に際して、以下の工
   程を有することを特徴とするフォトマスクの製造方法。 （ａ）前記マスク基板に検査光を照射してマスク基板を
   透過した光またはマスク基板から反射された光をイメー
   ジセンサによって検出する工程。 （ｂ）前記イメージセンサによって得られた実測のパタ
   ーンデータに基づいて二次元マップ状の画素データを作
   成する工程。 （ｃ）前記画素データと、前記マスク基板上に形成する
   マスクパターンの元になったパターンデータに基づいて
   得られた画素データまたはマスク基板上の異なる領域の
   パターンデータに基づいて得られた画素データの少なく
   とも一方とを比較照合することにより、マスク基板上の
   異常箇所を摘出する工程。
3. 【請求項３】 請求項１記載のフォトマスクの製造方法
   において、前記第１の良否判定工程に際して、前記異常
   内容は、遮光パターンの欠け欠陥、遮光パターンの残留
   欠陥、位相シフタパターンの欠け欠陥、位相シフタパタ
   ーンの残留欠陥、付着異物による異常、遮光パターンお
   よび位相シフタパターンの寸法、遮光パターンおよび位
   相シフタパターンの重ね誤差、透過光の位相差誤差であ
   ることを特徴とするフォトマスクの製造方法。
4. 【請求項４】 請求項１記載のフォトマスクの製造方法
   において、前記位相シフタパターンのエッジ部が配置さ
   れるような所定の透光領域を有するマスク基板を検査す
   る場合に、以下の工程を有することを特徴とするフォト
   マスクの製造方法。 （ａ）前記マスク基板における良好な遮光パターンのエ
   ッジ部を有する透光領域および良好な位相シフタパター
   ンのエッジ部を有する透光領域の各々に検査光を照射し
   てマスク基板を透過した光またはマスク基板から反射さ
   れた光を検出することによって、その各々について実測
   のパターンデータを作成する工程。 （ｂ）前記実測のパターンデータの各々と、その各々に
   対応する遮光パターンのエッジ部を有する透光領域のパ
   ターンデータおよび位相シフタパターンの境界領域のパ
   ターンデータとを比較することにより、良好であると判
   定される遮光パターンの幅および良好であると判定され
   る位相シフタパターンの境界領域の幅の値を決定するバ
   イアス値決定工程。 （ｃ）前記バイアス値決定工程で決められた幅で設定さ
   れた遮光パターンのデータおよび位相シフタパターンの
   データを合成し、その合成パターンデータと実際に検出
   されるマスク基板上のパターンのデータとを比較照合す
   ることにより、マスク基板上のパターンの異常箇所を摘
   出する工程。
5. 【請求項５】 請求項１記載のフォトマスクの製造方法
   において、前記位相シフタパターンのエッジ部が配置さ
   れるような所定の透光領域を有するマスク基板を検査す
   る場合に、以下の工程を有することを特徴とするフォト
   マスクの製造方法。 （ａ）前記マスク基板上の透光領域に位相シフタパター
   ンのエッジ部の境界領域が存在するか否かを検査する工
   程。 （ｂ）前記境界領域が存在する場合は、その境界領域を
   境にして透光領域のパターンをデータ上において分割す
   る工程。 （ｃ）前記透光領域の分割工程後、マスク基板上のパタ
   ーンについてパターン間隔のデータを検査し、その間隔
   がパターンを良好に転写するのに必要な所定以上の間隔
   になっているか否かについて検査する工程。 （ｄ）前記間隔が所定以上の間隔であると判定された場
   合は正常であると判定し、所定以下であると判定された
   場合は、位相シフタパターンのデータを参照し、その所
   定以下であると判定されたパターンの一方に位相シフタ
   パターンが存在するか否か検査する工程。 （ｅ）前記所定以下であると判定されたパターンの一方
   に位相シフタパターンが存在すると判定された場合は正
   常であると判定し、位相シフタパターンが存在しないと
   判定された場合は、パターン不良であると判定する工
   程。
6. 【請求項６】 請求項１記載のフォトマスクの製造方法
   において、以下の工程を有することを特徴とするフォト
   マスクの製造方法。 （ａ）前記マスク基板に位相シフタパターン用の溝を掘
   る際に、その溝に必要な深さの略９０％をドライエッチ
   ング処理によって掘る工程。 （ｂ）前記マスク基板に掘られた位相シフタパターン用
   の溝領域およびエッチングされない未エッチング領域と
   の各々を透過した光の位相差を測定する工程。 （ｃ）前記位相差と、前記溝が所望の深さの場合に得ら
   れる所定の位相差との誤差を求め、その誤差に基づいて
   再度溝を掘る量を算出する工程。 （ｄ）前記位相シフタパターン用の溝を再度掘るための
   算出量に基づいて溝を掘る際に、ウエットエッチング処
   理を用いる工程。
7. 【請求項７】 請求項１記載のフォトマスクの製造方法
   において、以下の工程を有することを特徴とするフォト
   マスクの製造方法。 （ａ）前記マスク基板に位相シフタパターン用の溝を掘
   る際に、その溝に必要な深さの略９０％を集束イオンビ
   ームによって掘る工程。 （ｂ）前記マスク基板に掘られた位相シフタパターン用
   の溝領域およびエッチングされない未エッチング領域と
   の各々を透過した光の位相差を測定する工程。 （ｃ）前記位相差と、前記溝が所望の深さの場合に得ら
   れる所定の位相差との誤差を求め、その誤差に基づいて
   再度溝を掘る量を算出する工程。 （ｄ）前記位相シフタパターン用の溝を再度掘るための
   算出量に基づいて溝を掘る際に、ダメージ量を低減させ
   た集束イオンビームを照射することによって掘る工程。
8. 【請求項８】 請求項７記載のフォトマスクの製造方法
   において、前記第２集束イオンビーム照射に際して、イ
   オンビーム照射領域にキセノンフロライドガスを供給し
   ながらイオンビームを照射することを特徴とするフォト
   マスクの製造方法。
9. 【請求項９】 透過光に位相差を生じさせる位相シフタ
   パターンのエッジ部が配置されるような透光領域を有す
   るマスク基板を検査する場合に、以下の工程を有するこ
   とを特徴とするフォトマスクの製造方法。 （ａ）前記マスク基板における良好な遮光パターンのエ
   ッジ部を有する透光領域および良好な位相シフタパター
   ンのエッジ部を有する透光領域の各々に検査光を照射し
   てマスク基板を透過した光またはマスク基板から反射さ
   れた光を検出することによって、その各々について実測
   のパターンデータを作成する工程。 （ｂ）前記実測のパターンデータの各々と、その各々に
   対応する遮光パターンのエッジ部を有する透光領域のパ
   ターンデータおよび位相シフタパターンの境界領域のパ
   ターンデータとを比較することにより、良好であると判
   定される遮光パターンの幅および良好であると判定され
   る位相シフタパターンの境界領域の幅の値を決定するバ
   イアス値決定工程。 （ｃ）前記バイアス値決定工程で決められた幅で設定さ
   れた遮光パターンのデータおよび位相シフタパターンの
   データを合成し、その合成パターンデータと実際に検出
   されるマスク基板上のパターンのデータとを比較照合す
   ることにより、マスク基板上のパターンの異常箇所を摘
   出する工程。
10. 【請求項１０】 透過光に位相差を生じさせる位相シフ
    タパターンのエッジ部が配置されるような透光領域を有
    するをマスク基板を検査する場合に、以下の工程を有す
    ることを特徴とするフォトマスクの製造方法。 （ａ）前記マスク基板上の透光領域に位相シフタパター
    ンのエッジ部の境界領域が存在するか否かを検査する工
    程。 （ｂ）前記境界領域が存在する場合は、その境界領域を
    境にして透光領域のパターンをデータ上において分割す
    る工程。 （ｃ）前記透光領域の分割工程後、マスク基板上のパタ
    ーンについてパターン間隔のデータを検査し、その間隔
    がパターンを良好に転写するのに必要な所定以上の間隔
    になっているか否かについて検査する工程。 （ｄ）前記間隔が所定以上の間隔であると判定された場
    合は正常であると判定し、所定以下であると判定された
    場合は、位相シフタパターンのデータを参照し、その所
    定以下であると判定されたパターンの一方に位相シフタ
    パターンが存在するか否か検査する工程。 （ｅ）前記所定以下であると判定されたパターンの一方
    に位相シフタパターンが存在すると判定された場合は正
    常であると判定し、位相シフタパターンが存在しないと
    判定された場合は、パターン不良であると判定する工
    程。
11. 【請求項１１】 透過光に位相差を生じさせる位相シフ
    タパターンをマスク基板上に設けたフォトマスクを用い
    て所定の半導体集積回路パターンを半導体ウエハ上に転
    写する際に、以下の工程を有することを特徴とする半導
    体集積回路装置の製造方法。 （ａ）第１検査ステージ上に載置されたマスク基板に検
    査光を照射してマスク基板を透過した光またはマスク基
    板から反射された光を検出することによって得られた実
    測のパターンデータと、前記マスク基板上に形成するマ
    スクパターンの元になったパターンデータまたはマスク
    基板上の異なる領域のパターンデータの少なくとも一方
    とを比較照合することにより、マスク基板上の異常箇所
    を摘出する工程。 （ｂ）前記マスク基板を第２検査ステージ上に載置した
    後、前記異常箇所の摘出工程によって摘出された異常箇
    所の異常内容を判別し分類するとともに、位相シフタパ
    ターンに関連する異常の有無を判別する第１の良否判定
    工程。 （ｃ）前記マスク基板を第３検査ステージ上に載置した
    後、前記マスク基板に対して位相差測定検査を行うこと
    により、位相シフタパターンの良否を判定する第２の良
    否判定工程。 （ｄ）前記検査工程で発見された欠陥を修正する工程。 （ｅ）前記修正工程後のフォトマスクを露光装置に装着
    した後、露光光を前記フォトマスクを介して半導体ウエ
    ハ上に照射することにより、前記半導体ウエハ上に塗布
    されたレジスト膜に所定の半導体集積回路パターンを転
    写する工程。
12. 【請求項１２】 請求項１１記載の半導体集積回路装置
    の製造方法において、前記位相シフタパターンのエッジ
    部が配置されるような所定の透光領域を有するフォトマ
    スクを用いて半導体集積回路装置を製造する場合に、以
    下の工程を有することを特徴とする半導体集積回路装置
    の製造方法。 （ａ）前記マスク基板における良好な遮光パターンのエ
    ッジ部を有する透光領域および良好な位相シフタパター
    ンのエッジ部を有する透光領域の各々に検査光を照射し
    てマスク基板を透過した光またはマスク基板から反射さ
    れた光を検出することによって、その各々について実測
    のパターンデータを作成する工程。 （ｂ）前記実測のパターンデータの各々と、その各々に
    対応する遮光パターンのエッジ部を有する透光領域のパ
    ターンデータおよび位相シフタパターンの境界領域のパ
    ターンデータとを比較することにより、良好であると判
    定される遮光パターンの幅および良好であると判定され
    る位相シフタパターンの境界領域の幅の値を決定するバ
    イアス値決定工程。 （ｃ）前記バイアス値決定工程で決められた幅で設定さ
    れた遮光パターンのデータおよび位相シフタパターンの
    データを合成し、その合成パターンデータと実際に検出
    されるマスク基板上のパターンのデータとを比較照合す
    ることにより、マスク基板上のパターンの異常箇所を摘
    出する工程。
13. 【請求項１３】 請求項１１記載の半導体集積回路装置
    の製造方法において、前記位相シフタパターンのエッジ
    部が配置されるような所定の透光領域を有するフォトマ
    スクを用いて半導体集積回路装置を製造する場合に、以
    下の工程を有することを特徴とする半導体集積回路装置
    の製造方法。 （ａ）前記マスク基板上の透光領域に位相シフタパター
    ンのエッジ部の境界領域が存在するか否かを検査する工
    程。 （ｂ）前記境界領域が存在する場合は、その境界領域を
    境にして透光領域のパターンをデータ上において分割す
    る工程。 （ｃ）前記透光領域の分割工程後、マスク基板上のパタ
    ーンについてパターン間隔のデータを検査し、その間隔
    がパターンを良好に転写するのに必要な所定以上の間隔
    になっているか否かについて検査する工程。 （ｄ）前記間隔が所定以上の間隔であると判定された場
    合は正常であると判定し、所定以下であると判定された
    場合は、位相シフタパターンのデータを参照し、その所
    定以下であると判定されたパターンの一方に位相シフタ
    パターンが存在するか否か検査する工程。 （ｅ）前記所定以下であると判定されたパターンの一方
    に位相シフタパターンが存在すると判定された場合は正
    常であると判定し、位相シフタパターンが存在しないと
    判定された場合は、パターン不良であると判定する工
    程。
14. 【請求項１４】 請求項１１記載の半導体集積回路装置
    の製造方法において、以下の工程を有することを特徴と
    する半導体集積回路装置の製造方法。 （ａ）前記マスク基板に位相シフタパターン用の溝を掘
    る際に、その溝の必要な深さの略９０％をドライエッチ
    ング処理によって掘る工程。 （ｂ）前記マスク基板に掘られた位相シフタパターン用
    の溝領域およびエッチングされない未エッチング領域と
    の各々を透過した光の位相差を測定する工程。 （ｃ）前記位相差と、前記溝が所望の深さの場合に得ら
    れる所定の位相差との誤差を求め、その誤差に基づいて
    再度溝を掘る量を算出する工程。 （ｄ）前記位相シフタパターン用の溝を再度掘るための
    算出量に基づいて溝を掘る際に、ウエットエッチング処
    理を用いる工程。
15. 【請求項１５】 請求項１１記載の半導体集積回路装置
    の製造方法において、以下の工程を有することを特徴と
    する半導体集積回路装置の製造方法。 （ａ）前記マスク基板に位相シフタパターン用の溝を掘
    る際に、その溝に必要な深さの略９０％を集束イオンビ
    ームによって掘る工程。 （ｂ）前記マスク基板に掘られた位相シフタパターン用
    の溝領域およびエッチングされない未エッチング領域と
    の各々を透過した光の位相差を測定する工程。 （ｃ）前記位相差と、前記溝が所望の深さの場合に得ら
    れる所定の位相差との誤差を求め、その誤差に基づいて
    再度溝を掘る量を算出する工程。 （ｄ）前記位相シフタパターン用の溝を再度掘るための
    算出量に基づいて溝を掘る際に、ダメージ量を低減させ
    た集束イオンビームを照射することによって掘る工程。