JPH10115909A

JPH10115909A - 位相シフトマスクの検査装置及び検査方法

Info

Publication number: JPH10115909A
Application number: JP28927696A
Authority: JP
Inventors: Takashi Senoo; 隆志妹尾; Hiromasa Unno; 浩昌海野; Yoshiro Yamada; 芳郎山田
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 1996-10-11
Filing date: 1996-10-11
Publication date: 1998-05-06
Anticipated expiration: 2016-10-11
Also published as: JP3841116B2

Abstract

(57)【要約】【課題】透光部、半透明位相シフト部及び遮光部の３
種類の領域を有するハーフトーン型位相シフトマスクに
ついて、半透明位相シフト部及び遮光部のそれぞれの形
状が正常であるかどうかを正確に検査できる検査装置を
提供する。【解決手段】投光部１７から出て位相シフトマスク１
６を透過した光を受光部１８によって検出し、受光部１
８の出力信号をパターン演算部１９へ送る。パターン演
算部１９は、出力信号が低レベルより小さいパターンを
暗部、出力信号が高レベルより大きいパターンを明部と
判定する。パターン演算部１９は、判定処理を２回行
い、それぞれの判定処理の間で基準低レベル及び基準高
レベルの値を変更する。この２回の判定処理を総合する
ことにより、透光部、半透明位相シフト部及び遮光部の
３種類の領域の間で欠陥をもれなく検査できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＬＳＩ、ＶＬＳＩ
をはじめとした半導体集積回路の製造に代表されるよう
な極めて微細なパターンを形成する際に、パターン露光
用原板として使用される位相シフトマスクに関して遮光
部等のパターンが正常に形成されているか否かを検査す
るための検査装置及び検査方法に関する。特に、ハーフ
トーン型位相シフトマスクのパターンを検査するための
検査装置及び検査方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、半導体集積回路を製造する際に
は、フォトマスクを通して投影露光装置によって露光対
象物、例えばウェハを露光して、その露光対象物上に所
望の転写像を形成する。この場合、基本的には、フォト
マスクの透光部と遮光部とによって転写像を区画する。
このようなフォトマスクにおいて、それを通過する投影
露光光に位相差を与えることによって高解像度のパター
ン転写を可能にしたフォトマスク、すなわち位相シフト
マスクが知られている。

【０００３】このような位相シフトマスクとしては、従
来より、種々の形式のものが提案されている。例えば、
マスク上の開口部の隣り合う一方に位相を反転させるよ
うな透明膜を設けた構造のレベンソン型位相シフトマス
クや、形成すべきパターンの周辺部に解像限界以下の位
相シフターを形成した構造の補助パターン付き位相シフ
トマスクや、基板上にクロムパターンを形成した後にオ
ーバーエッチングによって位相シフターのオーバーハン
グを形成した構造の自己整合型位相シフトマスク等があ
る。

【０００４】以上の各構造の位相シフトマスクは、基板
上に遮光部としてのクロムパターンと透明なシフターパ
ターンを設けたものであるが、この構造とは別に、シフ
ターパターンのみによって形成された位相シフトマスク
として、ハーフトーン型位相シフトマスクが知られてい
る。このハーフトーン型位相シフトマスクというのは、
投影露光光に対して部分透過性を有する、いわゆる半透
明な位相シフターパターンを基板上に形成して、その位
相シフターパターンの境界部に形成される光強度がゼロ
の部分でパターン解像度を向上するようにした位相シフ
トマスクである。このハーフトーン型位相シフトマスク
は、その構造が非常に単純であるため、製造工程が容易
であり、しかもマスク上の欠陥も少ないという長所を有
している。

【０００５】位相シフターを用いることなく、例えばク
ロム等の遮光膜によって所望のパターンを形成した従来
型のフォトマスクでは、線幅の狭いパターンをウェハ等
といった露光対象物の上に正確に転写できない。つま
り、解像度が悪い。露光光の波長をｇ線（波長＝０．４
３６μｍ）、ｉ線（波長＝０．３６５μｍ）、ＫｒＦエ
キシマレーザ（波長＝０．２５４μｍ）の順のように徐
々に短くしてゆけば、上記従来のフォトマスクに関して
も、解像度を向上させることができるのであるが、その
場合でもやはり限界がある。この限界を打破するために
開発されたものがハーフトーン型位相シフトマスクであ
り、このハーフトーン型位相シフトマスクでは、位相を
反転することなく光透過パターンを通過した露光光と、
位相シフターを通過して位相が反転した露光光との間で
光を干渉させることにより、高解像度の転写パターンを
得るようにしている。

【０００６】ところで、位相シフトマスクの製造にあた
っては、製造された位相シフトマスクのパターンが希望
通りのパターンであるか否かを検査する必要がある。こ
のような検査を行うため、従来は、検査対象である位相
シフトマスクに光を照射し、その位相シフトマスクを透
過する光の透過率を測定することにより、マスクパター
ンの明部と暗部とを判別し、もって、パターンの検査を
行っていた。そして従来の検査装置では、検出した光透
過率が所定の低レベルよりも低いときを「暗部」と判定
し、検出した光透過率が所定の高レベルよりも高いとき
を「明部」と判定していた。

【０００７】例えば、クロム等の遮光膜によって所望の
パターンを形成した従来型のフォトマスクを検査する場
合には、測定点を遮光膜の部分に置いたときの光透過率
を低レベルに設定し、測定点を透光部に置いたときの光
透過率を高レベルに設定した検査装置を用いて検査対象
物の光透過率を測定していた。そして、光透過率が低レ
ベルより小さい領域を暗部と判定し、一方、光透過率が
高レベルよりも大きい領域を明部と判定して、パターン
認識を行っていた。

【０００８】他方、半透明位相シフト膜のみによって所
望のパターンを形成する形式の半透明位相シフトマスク
を検査する場合には、測定点を半透明位相シフト部に置
いたときの光透過率を低レベルに設定し、測定点を透光
部に置いたときの光透過率を高レベルに設定した検査装
置を用いて検査対象物の光透過率を測定していた。そし
て、光透過率が低レベルより小さい領域を暗部と判定
し、一方、光透過率が高レベルよりも大きい領域を明部
と判定して、パターン認識を行っていた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、半透明位相
シフト膜を用いてパターンを形成するハーフトーン型位
相シフトマスクに関しては、位相シフト効果を必要とす
るパターンは、その線幅が露光光の波長よりも若干広い
程度の微細なパターンであり、線幅がそれ以上であるよ
うな大面積のパターンについては、位相シフト効果を利
用する必要はない。しかも、このような大面積のパター
ンについては、その全領域を半透明位相シフト膜のみに
よって区画形成すると、かえって、その大面積パターン
に対応する転写像の周囲にゴースト等が発生して、転写
像が不鮮明になるという問題が考えられる。

【００１０】本出願人は、そのような問題点を解消する
ため、特願平７−１６０１０１号及び特願平８−２０３
２０５号において、半透明位相シフト膜が存在しない透
光部分によって転写像を形成する形式のハーフトーン型
位相シフトマスク又は半透明位相シフト膜が存在する半
透明部分によって転写像を形成する形式のハーフトーン
型位相シフトマスクのそれぞれに関して、半透明位相シ
フト膜を形成する領域が大面積になる場合に、その半透
明位相シフト膜の上の適切な領域にクロム等の遮光膜を
重ねることにより、半透明位相シフト膜のみによって区
画形成される領域を所定の小さい領域に限定し、もっ
て、露光対象物上の転写像が不鮮明になることを防止す
るようにしたハーフトーン型位相シフトマスクを提案し
た。

【００１１】今、上記のように半透明位相シフト膜の上
の適所に遮光膜を重ねることによって形成されたハーフ
トーン型位相シフトマスクに関して、上述した従来の検
査装置を用いてパターンの検査を行う場合を考える。こ
の場合、従来の検査装置においては、明部を特定するた
めの基準レベルである高レベルと、暗部を特定するため
の基準レベルである低レベルを設定する必要がある。

【００１２】今、（１）低レベルを遮光部の光透過率に
設定し、（２）高レベルを透光部の光透過率に設定する
と、遮光部と透光部との間の光透過率の変化は認識でき
るものの、遮光部と半透明位相シフト部との間の光透過
率の変化及び透光部と半透明位相シフト部との間の光透
過率の変化を検出できない。従ってこの場合には、図３
に符号Ｄ１で示すように半透明位相シフト部２ａの上に
遮光部３ａが残存する残存欠陥や、符号Ｄ２で示すよう
に遮光部３ａが欠落してその下の半透明位相シフト部２
ａが露出する遮光部の欠落欠陥を認識できない。

【００１３】また、（１）低レベルを遮光部の光透過率
に設定し、（２）高レベルを半透明位相シフト部の光透
過率に設定すると、半透明位相シフト部と透光部との間
の光透過率の変化が検出できないので、図３に符号Ｄ３
で示すように透光部１ａの上に半透明位相シフト部２ａ
が残存する半透明位相シフト部の残存欠陥を認識できな
い。

【００１４】また、（１）低レベルを半透明位相シフト
部の光透過率に設定し、（２）高レベルを透光部の光透
過率に設定すると、遮光部と半透明位相シフト部との間
の光透過率の変化を検出できないので、例えば、図３に
おける遮光部の残存欠陥Ｄ１や遮光部の欠落欠陥Ｄ２を
認識できない。

【００１５】以上を要約すれば、低レベルと高レベルと
をそれぞれ１つずつ設定して位相シフトマスクのパター
ン検査を行うようにした従来の検査装置を用いて、透光
部、半透明位相シフト部及び遮光部の３種類の領域を有
するハーフトーン型位相シフトマスクのパターン検査を
行うこととすれば、低レベルと高レベルをどのような値
の光透過率に設定したとしても、上記３種類の領域間に
発生する可能性のある全ての欠陥をもれなく検出するこ
とは不可能である。

【００１６】本発明は、従来の位相シフトマスクの検査
方法における上記の問題点に鑑みてなされたものであっ
て、透光部、半透明位相シフト部及び遮光部の３種類の
領域を有するハーフトーン型位相シフトマスクについ
て、半透明位相シフト部及び遮光部のそれぞれの形状が
希望の形状に合致しているか否かを検査できる検査装置
及び検査方法を提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明に係る位相シフトマスクの検査装置は、位相
シフトマスクへ光を照射する投光部と、位相シフトマス
クを透過した光を検出して信号を出力する受光部と、受
光部の出力信号に基づいて位相シフトマスク上のパター
ンを演算するパターン演算部とを有する。そのパターン
演算部は、第１演算処理ステップ及び第２演算処理ステ
ップの２つの処理ステップにおいて、それぞれ、上記出
力信号が低レベルより小さいときのパターンは暗部であ
り、上記出力信号が高レベルより大きいときのパターン
は明部であると判定する。さらに上記パターン演算部
は、上記第１演算処理ステップにおいては、上記低レベ
ルを半透明位相シフト部の光透過率に設定し、上記高レ
ベルを透光部の光透過率に設定した状態で明部と暗部の
判定を行う。また、上記第２演算処理ステップにおいて
は、上記低レベルを遮光部の光透過率に設定し、上記高
レベルを半透明位相シフト部の光透過率に設定した状態
で明部と暗部の判定を行う。

【００１８】この検査装置によれば、低レベル＝半透明
位相シフト部の光透過率とし、高レベル＝透光部の光透
過率とした第１演算処理ステップにより、透光部と遮光
部との間に発生する欠陥及び透光部と半透明位相シフト
部との間に発生する欠陥の両方を認識する。他方、低レ
ベル＝遮光部の光透過率とし、高レベル＝半透明位相シ
フト部の光透過率とする第２演算処理ステップにより、
透光部と遮光部との間に発生する欠陥及び半透明位相シ
フト部と遮光部との間に発生する欠陥の両方を認識す
る。従って、これらの第１演算処理ステップ及び第２演
算処理ステップの両方を総合することにより、透光部、
半透明位相シフト部及び遮光部の３種類の領域を有する
ハーフトーン型位相シフトマスクに関して全ての領域間
に発生する欠陥を検出できる。

【００１９】上記の半透明位相シフト部は、例えば、Ｍ
ｏ（モリブデン）とＳｉ（シリコン）を主成分とする化
合物、より具体的には、例えば、化学記号ＭｏＳｉＯ_X
Ｎ_Y（Ｘ，Ｙは整数）で表される材料を用いることがで
きる。また、遮光部としては、Ｃｒ（クロム）、ＣｒＯ
（酸化クロム）、ＣｒＮ（窒化クロム）、ＣｒＯＮ、Ｃ
ｒＯＣＮ又はこれらを積層した複合膜を用いることがで
きる。

【００２０】上記構成において、第１演算処理ステップ
と第２演算処理ステップとは、オペレータの操作によっ
て手動で切り替えることもでき、あるいは、コンピュー
タに記憶されたプログラムに従って自動的に切り替える
こともできる。これらのステップを自動的に切り替わる
ように設定すれば、検査作業の作業効率が向上する。

【００２１】また、上記構成において、低レベル及び高
レベルとして設定すべき具体的な光透過率は、透光部、
半透明位相シフト部及び遮光部として実際に使用する材
料に従って種々に変化するものと考えられるが、例え
ば、次のような数値が考えられる。すなわち、検査のた
めに用いる光の波長が４８８ｎｍ程度とするとき、第１
演算処理ステップにおいて、低レベルとしての光透過率
を０％〜５０％（半透明位相シフト部に相当）とし、高
レベルとしての光透過率を８５％〜１００％（透光部に
相当）とする。そして、第２演算処理ステップにおい
て、低レベルとしての光透過率を０％〜５％（遮光部に
相当）とし、高レベルとしての光透過率を１０％〜５０
％（半透明位相シフト部に相当）とする。

【００２２】本発明に係る位相シフトマスクの検査方法
は、（１）透光部から位相シフトマスクへ向けて光を出
射する工程と、（２）位相シフトマスクを透過した光を
受光部によって検出し該受光部によって透過光量に応じ
た信号として出力する工程と、（３）受光部の出力信号
に基づいて位相シフトマスク上のパターンを演算するパ
ターン演算工程とを有する。そしてそのパターン演算工
程は、上記出力信号が低レベルより小さいときのパター
ンは暗部であり、上記出力信号が高レベルより大きいと
きのパターンは明部であると判定する処理を第１演算処
理ステップ及び第２演算処理ステップの２回のステップ
に分けて実行する。そして、その第１演算処理ステップ
においては、上記低レベルを半透明位相シフト部の光透
過率に設定し、上記高レベルを透光部の光透過率に設定
した状態で明部と暗部の判定を行い、さらに上記第２演
算処理ステップにおいては、上記低レベルを遮光部の光
透過率に設定し、上記高レベルを半透明位相シフト部の
光透過率に設定した状態で明部と暗部の判定を行う。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明に係る位相シフトマスクの
検査方法及び検査装置について説明するのに先立って、
それらの検査対象となる、透光部、半透明位相シフト部
及び遮光部の３種類の領域を有するハーフトーン型位相
シフトマスクについて説明する。

【００２４】図７はそのハーフトーン型位相シフトマス
クの一例を模式的に示している。図８はその位相シフト
マスクの断面構造を模式的に示している。これらの図
は、位相シフトマスクの有効パターン領域内の一部分を
拡大して示している。図示の位相シフトマスクは、４×
４＝１６個の微細な光透過パターンＰ１と、面積の広い
光透過パターンＰ２と、それらの光透過パターンＰ１及
びＰ２の外側の領域であって鎖線で囲まれれる所定幅Ａ
の領域であるパターン周辺部Ｈと、それらのパターン周
辺部Ｈを取り囲む遮光部Ｓとによって構成される。図８
において、光透過パターンＰ１及びＰ２は透明基板１の
みによって区画形成されている。また、パターン周辺部
Ｈは光透過パターンＰ１及びＰ２の周りにおいて半透明
位相シフト膜２ａによって区画形成されている。そし
て、遮光部Ｓはクロム（Ｃｒ）等の遮光膜３ａによって
区画形成されている。

【００２５】個々の微細な光透過パターンＰ１は、Ｔ１
×Ｔ２の寸法を有している。これらの寸法Ｔ１及びＴ２
は、いずれも、露光対象物を露光するための露光光の波
長の約２倍の長さよりも短い値に設定される。この寸法
は、位相シフト効果、すなわち光透過パターンＰ１及び
Ｐ２を透過した光と、半透明位相シフト膜２ａを透過し
て位相が１８０゜反転した光との間の干渉により解像度
を向上させる効果、を得ることができる程度の微細な寸
法である。一方、広い光透過パターンＰ２は、Ｔ３×Ｔ
４の寸法を有している。これらの寸法Ｔ３×Ｔ４は、い
ずれも、露光光の波長の約２倍の長さよりも長い値に設
定される。この寸法は、位相シフト効果を必要としてい
ない寸法、換言すれば、その光透過パターンを半透明位
相シフト膜で取り囲んだとしても解像度の向上を望むこ
とができないような寸法である。

【００２６】パターン周辺部Ｈの幅Ａ、すなわち光透過
パターンＰ１及びＰ２の外周縁とパターン周辺部Ｈの外
周縁との間の間隔は、露光光の波長の値以上であって１
００μｍ以下の範囲、より好ましくは露光光の波長の値
以上であって５０μｍ以下の範囲内の任意の値に設定さ
れる。なお、露光光がｇ線であればその波長は約０．４
３６μｍ、ｉ線であればその波長は約０．３６５μｍ、
そしてＫｒＦエキシマレーザであればその波長は約０．
２５４μｍである。

【００２７】この位相シフトマスクを用いて露光対象
物、例えば半導体ウェハに転写像を形成する場合には、
図１２に示すように、露光光Ｒを位相シフトマスク６に
照射し、その位相シフトマスク６を透過した光、特に光
透過パターンＰ１及びＰ２等を通過した光によってウェ
ハ７を露光し、これにより、ウェハ７上に希望パターン
の転写像が結像される。つまり、この方式の位相シフト
マスクは、いわゆるネガ方式の位相シフトマスクであ
る。また、ここに例示した位相シフトマスクが、いわゆ
るレチクルマスクとして構成されていれば、通常は、１
／５程度の縮小像がウェハ７上に形成される。

【００２８】微細な光透過パターンＰ１を透過した光
は、パターン周辺部Ｈを通過して位相が反転した光との
間で干渉を生じ、これにより、位相シフト効果が発現し
てウェハ上に鮮明で微細な転写像が得られる。微細な光
透過パターンＰ１及び面積の広い光透過パターンＰ２の
いずれに関しても、その周りに設けられる半透明位相シ
フト膜２ａの存在領域はパターン周辺部Ｈの領域に限定
され、そのパターン周辺部Ｈの外側の遮光部Ｓはクロム
等の遮光膜によって区画形成されている。光透過パター
ンＰ１及びＰ２の周りの広い範囲が半透明位相シフト膜
２ａのみによって区画形成される場合には、微細パター
ンが不鮮明になったり、広い面積のパターン内にゴース
ト等の転写不良が発生したりするおそれがあるが、半透
明位相シフト膜２ａの存在領域をパターン周辺部Ｈに限
定した本位相シフトマスクによれば、そのような問題が
解消する。

【００２９】図９及び図１０は、図７に示すハーフトー
ン型位相シフトマスクを製造するための製造方法の一例
を工程順に示している。また、図１１は、その製造方法
において、特に位相シフトマスクの基材の上にパターン
を描画するための描画システムを模式的に示している。
図１１において、パターンデータ入力装置８は、例え
ば、キーボード、マウス等によって構成され、このパタ
ーンデータ入力装置８によって光透過パターンＰ１及び
Ｐ２のパターンデータがＣＰＵ（中央処理装置）９の入
力ポートへ送られる。

【００３０】ＣＰＵ９の演算処理部はリサイズ演算部１
０を含んでいる。このリサイズ演算部１０は、パターン
データ入力装置８から送られた光透過パターンＰ１及び
Ｐ２のパターンデータに基づいて、メモリ１１内に格納
された所定のプログラムに従って、幅Ａのパターン周辺
領域Ｈを演算する。微細な光透過パターンＰ１に関して
は、リサイズ演算部１０はこの光透過パターンＰ１の１
個ずつに対してパターン周辺領域Ｈを演算するが、これ
ら全てのパターン周辺領域Ｈをつなぎ合わせると、結果
的に、図７の鎖線で示すような全ての光透過パターンＰ
１を包含する大きな正方形領域になる。

【００３１】ＣＰＵ９は、以上のようにして演算された
光透過パターンのデータに基づいて画像制御部１２を駆
動し、これにより、ＣＲＴディスプレイ１３の画面上に
位相シフトマスクのパターン画面が表示される。また、
ＣＰＵ９は、演算された光透過パターンのデータを描画
装置１４へ送る。描画装置１４は、そのデータに基づい
て電子ビーム又は露光光を出力し、それらの電子線ビー
ム又は露光光により、位相シフトマスクの完成途中品６
ａの上に光透過パターンＰ１及びＰ２や、パターン周辺
領域Ｈが描画される。なお、電子線ビームを用いる描画
の場合は、電子線の電荷によって位相シフトマスクの基
板が帯電するので、それを防止するために基板上の適所
に導電層を形成することが広く行われている。露光光を
用いた描画の場合には帯電の心配がないので、そのよう
な導電層を形成する必要はない。これ以降の説明では、
露光光を用いる描画の場合を想定して導電層のことには
特に触れないことにするが、電子線ビームによる描画を
行う場合には導電層を用いることが必要になることに注
意する。

【００３２】以下、図９及び図１０に基づいて、図７の
位相シフトマスクの製造方法を説明する。まず、図９
（ａ）に示すように、石英によって形成された透明基板
１の上に、周知の成膜方法を用いて、Ｍｏ・Ｓｉ系の材
料から成る半透明位相シフト層２、クロム等の遮光材か
ら成る遮光層３、そしてポジレジストから成る第１レジ
スト層４を順次に積層した。各層の厚さは、半透明位相
シフト層２を１２００〜２０００Å、遮光層３を３００
〜１５００Å、そして第１レジスト層４を３０００〜６
０００Åとした。

【００３３】次いで、電子線又は露光光Ｒ１により光透
過パターンＰ１及びＰ２のパターンを露光し（図９
（ｂ））、さらに、現像を行って必要とするパターンの
みが欠落した状態の第１レジスト膜４ａを形成した（図
９（ｃ）及び図９（ｄ））。さらに、その第１レジスト
膜４ａをマスクとして、硝酸第２セリウムアンモニウム
に過塩素酸を加えて製造したエッチング液を用いた常法
のウエットエッチングにより、または塩素系ガスを用い
たドライエッチングにより、遮光層３をパターニングし
て、必要とするパターンのみが欠落した状態の遮光膜３
ａを形成した（図９（ｅ））。このとき、半透明位相シ
フト層２は上記の各エッチング剤によってはエッチング
されない。

【００３４】その後、ＣＦ₄、Ｃ₂Ｆ₆等のフッ素系ガス
を用いたドライエッチングによって半透明位相シフト層
２を所望のパターンの半透明位相シフト膜２ａへとパタ
ーニングした（図９（ｆ））。このとき、マスクとして
働く遮光膜４ａはエッチングされないので、半透明位相
シフト膜２ａのパターンは極めて高精度な寸法精度で得
られた。次いで、酸素プラズマや硫酸を用いて第１レジ
スト膜４ａを剥離することにより、図９（ｈ）に示すよ
うに、微細パターンＰ１及び面積の広いパターンＰ２を
有するパターンが形成される。このとき、両パターンＰ
１及びＰ２は透明基板１のみによって区画形成され、そ
れらのパターンＰ１及びＰ２以外の非パターン部Ｑは、
主に、遮光膜３ａによって区画形成される。

【００３５】次に、あらためてポジレジストをマスク全
体に塗布して第２レジスト層５を形成し（図１０
（ｉ））、さらに、電子線又は露光光Ｒ２によって再び
描画を行う（図１０（ｊ））。このときの描画は、図１
１に示したＣＰＵ９のリサイズ演算部１０によって決め
られるリサイズ寸法に従って行われる。このリサイズ寸
法というのは、図１０（ｋ）に示すように、微細パター
ンＰ１及び広いパターンＰ２に、それらよりも所定幅Ａ
だけ広いパターン周辺領域を加え合わせた領域に相当す
る。

【００３６】その後、第２レジスト層５を現像して第２
レジスト膜５ａを形成した（図１０（ｌ））。これによ
り、図１０（ｍ）に示すように、微細パターンＰ１及び
広いパターンＰ２と、それらのパターン周辺領域とを加
え合わせた領域である露光領域Ｒ２を除いた領域に、斜
線で示すように、第２レジスト膜５ａが残された。そし
て、その第２レジスト膜５ａをマスクとして、常法のウ
ェットエッチング又は塩素ガスを用いたドライエッチン
グにより遮光膜３ａをパターニングした（図１０
（ｎ））。このとき、半透明位相シフトマスク２ａはエ
ッチングされない。

【００３７】その後、酸素プラズマや硫酸を用いて第２
レジスト膜５ａを剥離することにより、図１０（ｏ）及
び図１０（ｐ）に示すように、光透過パターン部Ｐ１及
びＰ２が基板１のみによって区画形成され、パターン周
辺部Ｈが光透過パターンＰ１及びＰ２の周りにおいて半
透明位相シフト膜２ａによって区画形成され、そして、
遮光部Ｓがクロム等の遮光膜３ａによって区画形成され
た状態の位相シフトマスクが得られた。

【００３８】以上のようにして得られた位相シフトマス
クに関しては、その内部に形成されたパターンが正確に
希望するパターンに形成されたか否かを検査する必要が
ある。以下、その検査方法について説明する。図１は、
その検査を行うための検査装置の一実施形態を示してい
る。この検査装置は、検査対象であるハーフトーン型位
相シフトマスク１６に光を照射する投光部１７と、位相
シフトマスク１６を透過した光を検出してその光透過率
に応じた信号を出力する受光部１８と、受光部の出力信
号に基づいて位相シフトマスク上のパターンを演算する
パターン演算部１９とを有している。

【００３９】投光部１７は、光を発光する光源２１と、
ハーフトーン型位相シフトマスク１６の一面に近接する
ように配置された対物レンズ２２と、そして光源２１と
対物レンズ２２を結ぶ光ファイバ２３とを有している。
光源２１は、例えば、測定光として４８８ｎｍの光を発
光する。ハーフトーン型位相シフトマスク１６は、図示
しない平行移動系の上に置かれていてＸ−Ｙの直交２方
向へ所定の速度で間欠的又は連続的に移動する。この平
行移動により、対物レンズ２２から出射する測定光がハ
ーフトーン型位相シフトマスク１６の全面を矢印Ｄのよ
うに走査移動する。パターン演算部１９は、コンピュー
タによって構成されており、その内部にはＣＰＵ（中央
処理装置）２４、ＲＡＭ（Random Access Memory）２５
及びＲＯＭ（Read Only Memory）２６が含まれる。ま
た、ＣＰＵ２４の出力ポートには、ＣＲＴディスプレイ
２７及びプリンタ２８が接続される。

【００４０】ＲＯＭ２６の内部には、以下に説明する検
査処理を実行するためのプログラムや、検査対象のハー
フトーン型位相シフトマスクが有すべき正常なパターン
形状に対応するデータ等が記憶されている。これ以降の
説明では、簡単のために、図２に示すような欠陥のない
標準パターンがＲＯＭ２６内にデータとして記憶される
ものとする。この標準パターンは、透明基板の上に被着
された半透明位相シフト膜によって区画形成された半透
明位相シフト部２ａと、半透明位相シフト膜の上に被着
されたクロム等の遮光部材によって形成された遮光部３
ａと、そして、半透明位相シフト膜及び遮光部材が存在
することなく透明基板がそのまま露出することによって
形成された透光部１ａとを含んで構成される。

【００４１】検査作業は以下の通りに実行される。ま
ず、図４のステップＳ１において、投光部１７から出射
する光がハーフトーン型位相シフトマスク１６に入射す
る点である測定点Ｅを図２の遮光部３ａ、半透明位相シ
フト部２ａ及び透光部１ａへ順々に位置させて、各部に
おける光透過率を測定してそれらに対応する受光部１８
の出力信号をＲＡＭ２５内の所定の記憶場所に記憶す
る。その後、第１演算処理が終了していないことを確認
してから（ステップＳ２で「ＹＥＳ」）、第１演算処理
を実行する。

【００４２】この第１演算処理では、まず、検査のため
の基準レベルとなる低レベルとして半透明位相シフト部
２ａの光透過率を読み出し、高レベルとして透光部１ａ
の光透過率を読み出す（ステップＳ３）。基準レベルを
このように設定するとＣＰＵ２４は、図５に示すよう
に、光透過率が低レベルよりも低くなる半透明位相シフ
ト部２ａ及び遮光部３ａの両方を暗部として認識する。
一方、光透過率が高レベルよりも高くなる透光部１ａを
明部として認識する。

【００４３】その後、ステップＳ４において、ハーフト
ーン型位相シフトマスク１６の走査移動を実行して、そ
の位相シフトマスク１６の各点の透過光を受光部１８に
よって検出する。ＣＰＵ２４は、受光部１８より送られ
てくる出力信号とＲＯＭ２６内に格納された標準パター
ン、すなわち図２に示すパターンとを比較して、パター
ンが正常であるか否かを判定する（ステップＳ５）。

【００４４】この第１演算処理においては、透光部と半
透明位相シフト部との間に生じるレベル変化及び透光部
と遮光部との間に生じるレベル変化を認識できるので、
それらの領域間に発生する欠陥、例えば、図３における
半透明位相シフト膜の残存欠陥Ｄ３を認識できる。但
し、遮光部と半透明位相シフト部との間ではレベル変化
を認識できないので、遮光部の残存欠陥Ｄ１及び遮光部
の欠落欠陥Ｄ２は認識できない。

【００４５】ステップＳ５において測定対象のパターン
が標準パターンと異なること、すなわちパターン欠陥が
あることが分かると、ステップＳ６へ進んでその欠陥部
分の座標を確認してそれを記憶する。その後、第２演算
処理が終了していないことを確認してから（ステップＳ
７で「ＹＥＳ」）、第２演算処理を実行する。

【００４６】この第２演算処理では、まず、検査のため
の基準レベルとなる低レベルとして遮光部３ａの光透過
率を読み出し、高レベルとして半透明位相シフト部２ａ
の光透過率を読み出す（ステップＳ８）。基準レベルを
このように設定するとＣＰＵ２４は、図６に示すよう
に、光透過率が低レベルよりも低くなる遮光部３ａを暗
部として認識する。一方、光透過率が高レベルよりも高
くなる半透明位相シフト部２ａ及び透光部１ａの両方を
明部として認識する。

【００４７】その後、ステップＳ９において、ハーフト
ーン型位相シフトマスク１６の走査移動を再度実行し
て、その位相シフトマスク１６の各点の透過光を受光部
１８によって検出する。ＣＰＵ２４は、受光部１８より
送られてくる出力信号とＲＯＭ２６内に格納された図２
の標準パターンとを比較して、パターンが正常であるか
否かを判定する（ステップＳ１０）。

【００４８】この第２演算処理においては、遮光部と半
透明位相シフト部との間に生じるレベル変化及び遮光部
と透光部との間に生じるレベル変化の両方を認識できる
ので、それらの領域間に発生する欠陥、例えば、図３に
おける遮光部の残存欠陥Ｄ１及び遮光部の欠落欠陥Ｄ２
を認識できる。但し、透明部と半透明位相シフト部との
間ではレベル変化を認識できないので、半透明位相シフ
ト膜の残存欠陥Ｄ３は認識できない。ステップＳ１０に
おいて測定対象のパターンが標準パターンと異なるこ
と、すなわちパターン欠陥があることが分かると、ステ
ップＳ１１へ進んでその欠陥部分の座標を確認してそれ
を記憶する。

【００４９】以上の処理を終わった後、欠陥が検出され
なかったときにはＣＲＴディスプレイ２７又はプリンタ
２８に良品の表示を行い（ステップＳ１２，Ｓ１３）、
欠陥が検出されたときには欠陥の表示を行う（ステップ
Ｓ１２，Ｓ１４）。以上により、１回の検査ルーチンを
終了する。

【００５０】以上のように、本実施形態によれば、検査
の基準となる低レベル及び高レベルの２つのレベルを適
宜に変更して、少なくとも２回の検査を行うようにした
ので、透光部１ａ、半透明位相シフト部２ａ及び遮光部
３ａの３つの領域を有するハーフトーン型位相シフトマ
スクに関して、これらの各領域間に生じる欠陥をもれな
く検査できる。

【００５１】以上、好ましい実施形態を挙げて本発明を
説明したが、本発明はその実施形態に限定されるもので
なく、請求の範囲に記載した技術的範囲内で種々に改変
できる。例えば、上記の説明では図７に示すようなネガ
方式のハーフトーン型位相シフトマスクを検査対象とし
たが、ポジ型のハーフトーン型位相シフトマスクが本発
明の検査対象となり得ることはもちろんである。また、
以上の実施形態では、図４に示すフローチャートのよう
に、検査の基準レベルとなる低レベル及び高レベルの値
の切替えをコンピュータプログラムに従って自動的に行
うこととしたが、これに代えて、そのレベル切替えをオ
ペレータが手動で行っても一向に差し支えない。また、
第１演算処理と第２演算処理とを実行する順番に関して
は、どちらを先に行うようにしても一向に差し支えな
い。

【００５２】

【発明の効果】請求項１記載の位相シフトマスクの検査
装置及び請求項４記載の位相シフトマスクの検査方法に
よれば、検査のための基準レベルである低レベル及び高
レベルが異なっている第１演算処理ステップ及び第２演
算処理ステップを別々に実行し、それらの両方の検査結
果を総合するようにしたので、透光部、半透明位相シフ
ト部及び遮光部の３種類の領域を有するハーフトーン型
位相シフトマスクに関して全ての領域間に発生する欠陥
をもれなく検査できる。

【００５３】請求項２記載の位相シフトマスクの検査装
置によれば、検査のための作業効率が向上する。

【００５４】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る位相シフトマスクの検査装置の一
実施形態を模式的に示す斜視図である。

【図２】ハーフトーン型位相シフトマスクに形成される
欠陥のない標準パターンの一例を部分的に示す平面図で
ある。

【図３】図２に示すパターンに欠陥が発生した状態を示
す平面図である。

【図４】図１に示す検査装置によって実行される検査処
理の流れを示すフローチャートである。

【図５】図１に示す検査装置で用いる基準レベルの設定
の仕方の一例を示す図である。

【図６】図１に示す検査装置で用いる基準レベルの設定
の仕方の他の一例を示す図である。

【図７】本発明に係る検査装置の検査対象となるハーフ
トーン型位相シフトマスクの一例を示す平面図である。

【図８】図７のハーフトーン型位相シフトマスクの断面
構造を模式的に示す断面図である。

【図９】図７のハーフトーン型位相シフトマスクの製造
方法を工程順に模式的に示す図である。

【図１０】図９に引き続く製造工程を模式的に示す図で
ある。

【図１１】露光描画装置の一例を示すブロック図であ
る。

【図１２】図７に示すハーフトーン型位相シフトマスク
を用いて露光対象物、例えばウェハを露光する状態を模
式的に示す図である。

【符号の説明】

１透明基板１ａ透光部２半透明位相シフト層２ａ半透明位相シフト部、半透明位相シフト膜３遮光層３ａ遮光部、遮光膜４第１レジスト層４ａ第１レジスト膜５第２レジスト層５ａ第２レジスト膜６位相シフトマスク６ａ位相シフトマスクの完成途中品７ウェハ１６ハーフトーン型位相シフトマスク１７投光部１８受光部２１光源２２対物レンズ２３光ファイバＡ半透明位相シフト部の幅Ｄ１遮光部の残存欠陥Ｄ２遮光部の欠落欠陥Ｄ３半透明位相シフト部の残存欠陥Ｅ測定点Ｈパターン周辺部Ｐ１光透過パターンＰ２大面積光透過パターンＲ露光光

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＨ０１Ｌ 21/30 ５２８

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透光部、半透明位相シフト部及び遮光部
を有する位相シフトマスクについて半透明位相シフト部
及び遮光部の形状の良否を検査する検査装置において、位相シフトマスクへ光を照射する投光部と、位相シフトマスクを透過した光を検出して信号を出力す
る受光部と、受光部の出力信号に基づいて位相シフトマスク上のパタ
ーンを演算するパターン演算部とを有しており、上記パターン演算部は、第１演算処理ステップ及び第２
演算処理ステップの２つの処理ステップにおいて、それ
ぞれ、上記出力信号が低レベルより小さいときのパター
ンは暗部であり、上記出力信号が高レベルより大きいと
きのパターンは明部であると判定する機能を有し、上記第１演算処理ステップにおいては、上記低レベルを
半透明位相シフト部の光透過率に設定し、上記高レベル
を透光部の光透過率に設定した状態で明部と暗部の判定
を行い、さらに上記第２演算処理ステップにおいては、
上記低レベルを遮光部の光透過率に設定し、上記高レベ
ルを半透明位相シフト部の光透過率に設定した状態で明
部と暗部の判定を行うことを特徴とする位相シフトマス
クの検査装置。
【請求項２】請求項１記載の検査装置において、上記
パターン演算部は、第１演算処理ステップと第２演算処
理ステップとを自動的に切り替えて行うことを特徴とす
る位相シフトマスクの検査装置。
【請求項３】請求項１又は請求項２記載の位相シフト
マスクの検査装置において、第１演算処理ステップにおいて、低レベルとしての光透
過率を０％〜５０％とし、高レベルとしての光透過率を
８５％〜１００％とし、第２演算処理ステップにおいて、低レベルとしての光透
過率を０％〜５％とし、高レベルとしての光透過率を１
０％〜５０％とすることを特徴とする位相シフトマスク
の検査装置。
【請求項４】透光部、半透明位相シフト部及び遮光部
を有する位相シフトマスクについて半透明位相シフト部
及び遮光部の形状の良否を検査する検査方法において、透光部から位相シフトマスクへ向けて光を出射する工程
と、位相シフトマスクを透過した光を受光部によって検出し
該受光部によって透過光量に応じた信号として出力する
工程と、受光部の出力信号に基づいて位相シフトマスク上のパタ
ーンを演算するパターン演算工程とを有しており、上記パターン演算工程は、上記出力信号が低レベルより
小さいときのパターンは暗部であり、上記出力信号が高
レベルより大きいときのパターンは明部であると判定す
る処理を第１演算処理ステップ及び第２演算処理ステッ
プの２回のステップに分けて実行し、その第１演算処理ステップにおいては、上記低レベルを
半透明位相シフト部の光透過率に設定し、上記高レベル
を透光部の光透過率に設定した状態で明部と暗部の判定
を行い、さらに上記第２演算処理ステップにおいては、
上記低レベルを遮光部の光透過率に設定し、上記高レベ
ルを半透明位相シフト部の光透過率に設定した状態で明
部と暗部の判定を行うことを特徴とする位相シフトマス
クの検査方法。
【請求項５】請求項４記載の位相シフトマスクの検査
方法において、第１演算処理ステップにおいて、低レベルとしての光透
過率を０％〜５０％とし、高レベルとしての光透過率を
８５％〜１００％とし、第２演算処理ステップにおいて、低レベルとしての光透
過率を０％〜５％とし、高レベルとしての光透過率を１
０％〜５０％とすることを特徴とする位相シフトマスク
の検査方法。