KR0141496B1

KR0141496B1 - 포토마스크의 결함검출 방법 및 장치

Info

Publication number: KR0141496B1
Application number: KR1019890014616A
Authority: KR
Inventors: 데라사와쯔네오; 노리오 하세가와; 도시히꼬 다나까; 히로시 후꾸다; 도시유이 구로사끼
Original assignee: 미다 가쓰시게; 가부시끼가이샤 히다찌 세이사꾸쇼
Priority date: 1988-10-12
Filing date: 1989-10-12
Publication date: 1998-07-01
Also published as: US5235400A; KR900007082A

Abstract

내용없음.

Description

포토마스크의 결함 검출 방법 및 장치

제 1 도는 본 발명의 1 실시예인 마스크 결함 검출 장치의 구성도.

제 2 도 A 는 결함이 없는 마스크 패턴을 도시한 도면,

제 2 도 B 는 결함이 없는 마스크 패턴의 검출상을 도시한 도면,

제 3 도 A 는 결함이 있는 마스크 패턴을 도시한 도면,

제 3 도 B 는 결함이 있는 마스크 패턴의 검출상을 도시한 도면,

제 4 도는 포토마스크 투과광과 포토마스크를 투과하지 않는 참조광을 비교하는 것에 의해 결함의 유무를 판별하는 구성도,

제 5 도는 포토마스크상의 접근하는 2점을 투과하는 검출광을 비교하는 것에 의해 결함의 유무를 판별하는 구성도,

제 6 도는 포토마스크를 투과하는 검출광의 광량을 측정해서 결함의 유무를 판별하는 구성도,

제 7 도는 제 6 도의 실시예에서 사용한 포토 마스크를 도시한 도면,

제 8 도는 포토마스크를 투과하는 2파장의 검출광의 광량을 측정해서 결함의 유무를 판별하는 구성도,

제 9 도 A 는 위상시프터부를 갖지 않는 마스크 패턴과 그 검출신호의 예를 도시한 도면

제 9 도 B 는 위상시프터부를 갖는 마스크 패턴과 그 검출신호의 예를 도시한 도면

제 9 도 C 는 투광부내에 위상시프터부를 갖는 마스크 패턴과 그 검출신호의 예를 도시한 도면

제 10 도는 포토마스크 투과광과 반사관의 광량을 비교해서 결함의 유무를 판별하는 구성도,

제 11 도는 제 10 도의 실시예에서 사용한 포토마스크의 구조도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1,96 : 광원2 : 필터

3 : 집광렌즈4 : 스테이지

5 : 포토마스크6 : 구동수단

7 : 레이저 간섭계9,34 : 촬상소자

12 : 화상메모리 13,41,42 : 비교기

17 : 비교 판정 회로30 : 조준렌즈

37 ; 연산회로44 : 메모리

43 : 3종류 레벨 발생회로67 : A/D 변환기

본 발명은 반도체 제조장치에 사용하는 포토 마스크, 특히 마스크상의 열린부의 일부분에 조명광의 위상을 변화시키는 처리를 실시한 포토 마스크의 결함결출방법 및 장치에 관한 것이다.

마스크 패턴을 전사하는 노출장치의 해상력을 향상시키는 종래기술의 하나로써, 마스크 투과광에 위상차를 부여하는 방법이 있다. 위상차를 부여하는 방법으로써는, 예를들면 일본국 특허공개공보 소화 58-173744호 또는 일본국 특허공개공보 소화 57-62052호에 도시되어 있는 바와같이 노출장치 고유의 조명광에 파장에 대응해서 특정한 두께의 두명박막을 소정의 위치에 마련하고 있다. 또는 일본국 특허 공개공보 소화 62-189468호에 도시되어 있는 바와 같이 마스크기판의 특정한 위치를 소정의 길이만큼 애칭하고 있다.

또, 일본국 특허공개공보 소화62-67514호에 도시한 예에서는 조명광의 위상을 반전시키는 박막을 마련한 보조패턴을 추가해서 단일패턴의 해상력을 향상시키고 있다.

한편, 종래의 포토마스크 결함검출장치는 검출하고자 하는 포토마스크를 통상의 조명수단으로 조명하고 , 포토마스크 투과광이 만드는 패턴상의 명암의 변화가 소정의 투광부와 차광부로 형성되는 상의 명암의 변화로 되어 있는가를 비교 판단한는 방법이 사용되고 있다. 예를들면, 포토 마스크 투과광이 만드는 패턴상의 명암의 변화를 자기 테이프(MT)에 저장되어 있는 패턴설계 데이타와 비교하는 방법에 대해서는 SPIE.Vol.633 Optical Microlithography V(1986), p.133-144에 거론되어 있다.

상기 종래의 포토 마스크 결함검출장치체 있어서, 위상 샤프트형 포토 마스크의 결함검출에 대해서는 배려가 되어 있지 않았다. 또, 종래형의 포토 마스크에 부착한 투명 또는 반투명 이물질에 대해서도 검출을 할 수 없었다. 여기서 말하는 결함이라함은, 예를 들면 위상차를 부여하기 위한 박막이나 차광부로서 작용하는 Cr막의 부족이나 에칭 나머지 등의 결함을 포함하는 것으로 한다.

이와 같이 위상 시프트형 포토 마스크의 결함에 대표되는 것과 같이 투광부중의 투명막의 결함에 대해서 검출할 수 가 없었다.

본 발명의 목적은 투광부중의 투명막의 결함이나 투명 또는 반투명 이물질을 검출하는 것으로, 투과광 또는 반사광의 어느 것인가, 또는 양자중의 위상차 또는 강도의 변화에 의해 결함을 검출하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 포토 마스크에 조사한 광의 반사광 및 투과광의 어느 것인가 또는 양자를 검출하는 수단을 마련하였다. 투과광만으로 결함을 검출 하는 경우, 포토 마스크를 조명하는 조명광원을 코히어런트 또는 부분 코히어런트의 조건으로 하고, 또한 그 파장을 특정한 파장으로 해서 포토 마스크를 조명하고, 퍼터 마스크에서의 포토 마스크에서의 투과광에서 얻어지는 결함의 윤곽상을 검출하여 결함을 판별한다.

또, 결함이 포토 마스크 패턴상의 차광부중이던가 열전부에 형성한 위상차 발생용 박막중인가의 어느쪽에 존재하는 가를 정하기 위해서 상기 광원에서의 조명광을 제 1의 분기수단으로 분기하고, 상기 분기광중의 한쪽을 포토 마스크에 조명한다. 그 포토 마스크에서의 투과광을 또 제2의 분기수단으로 분기하고, 제 2의 분기수단에서 얻어진 한쪽의 분기광을 얻어진 한쪽의 분기광을 제 1 촬상소자에서 검출한다. 제 1의 분기수단에서 얻어진 다른쪽의 분기광과 제 2의 분기수단에서 얻어진 제 2의 분기광의 다른쪽을 간섭시켜서 제 2의 촬상소자에서 검출한다. 이 제 1의 촬상소자에서 얻어지는 명암의 2진 정보에 ㄸ라 결함이 발생하고 있는 기판의 상태를 특정한 것이다.

또, 결함이 기판중의 차광부인가 또는 위상차용 박막부중에 존재하는 가를 결정하기 위하여 그 포토 마스크기판으로서 조명광에 대해서 투과율이 높게 되도록 하고, 한편 위상차용 박막에 대해서는 투과율을 낮게 하도록 기판 및 박막의 재료를 선택한다. 이것에 의해 포토 마스크에서의 투과광으로써 삼진(다중)의 명암정보가 얻어진다. 이것에 의해 상기와 마찬가지로 결함의 장소를 특정한 것이다.

또, 포토 마스트 패턴의 조명광에 대한 투과율을 제어하기 위하여 포토 마스크상의 투과율을 부여하는 흡광제나 박막재 및 기판재에 대해서 규정한 포토 마스크에 의해 결함검출을 할 수 있는 방법을 제공한 것이다.

또, 포토 마스크 기판과 위상시프터의 굴절율이 다른가 또는 포토 마스크기판과 위상시프터의 중간에 위상시프터와는 다른 굴절율의 중간막이 있는 포토 마스트의 결함을 특정하는 경우는 포토 마스크의 반사광도 취할 수 있는 수단을 마련한다. 투과광강도와 반사광강도의 명암의 조합을 비교하는 것에 의해 차광막 및 위상시프터의 유무를 결정한 것이다.

코히어런트 또는 부분 코히어런트인 광원과 파장선택 필러에 의해서 간섭성이 있는 단일파장의 조명조건을 만들어낼수 있다. 피검사물인 포토마스크는 단일 파장의 조명광에 위상차를 부여하기 위해서 부분적으로 투명한 박막을 마련하는 등의 처리가 실시되어 있다.

따라서, 본래 박막이 마련되어야 할 영역에서 부분적으로 박막이 부족하고 있는 결함이 존재하면, 결함부의 윤곽부분은 노출광의 간섭의 영향에 의해 암부분의 상으로 된다. 본 발명의 결함걸출수단은 노출장치의 조명조건과 동일한 조건에서 포토마스크를 조명할수 있으므로, 포토마스크를 투과하는 조명광을 결상시키면 박막의 결함부의 윤광부가 암선으로 되는 검출상이 얻어진다. 이상을 결함이 없는 상 또는 패턴설계 데이타에서 재생되는 상과 비교하는 것에 의해 결함을 검출할 수 가 있다.

포토마스크기판과 위상시프러의 굴절율이 다른가 또는 상 포토마스크 기판과 위상시프로와는 다른 굴절율을 갖는 중간막이 있는 포토마스크인 경우는 상기 투과광에 의한 결함검출 이외에 반사광만, 또는 반사광과 투과광을 검출해서 검출신호레벨을 비교처리하는것에 의한 결함검출도 가능하다.

［실시예1］

이하 , 본 발명의 제 1의 실시예를 제 1도에 따라 설명한다. 수은 램프와 조리개로 구성되는 부분 코히어런트인 광원(1)에서의 조명광은 파장을 선택하는 필터(2) 및 집광렌즈(3)을 통해서 스테이지(4)의 소정의 위치에 장착된 포토마스크(5)를 조명한다. 스테이지(4)는 그 구동수단(6)에 의해서 이동, 위치가 결정되고 그 위치는 간섭수단(7)에 의해서 정확하게 계측되고 있다. 포토마스크 투과광은 (8)을 통해서 촬상소자카메라 헤드(9)상에 포토마스크패턴의 상을 형성한다. 카메라 제어기(10)에 의해 제어된 촬상소자(9)에서의 신호를 화상메모리(12)를 거쳐서 비교판정회로(17)에서 설계 데이타와 비교 판별하여 결함을 판정한다. 또한, 카메라 제어기(10)에 의해 제어된 촬상소자(9)에서의 신호는 모니터(11)에도 보내진다. 비교판정회로(17)은 자기테이프(MT)(14), 버퍼메모리(15), 비교기(13), 판정회로(16)으로 구성된다.

결함판정은 (MT)(14)에 저장되어 있는 포토마스크 작성용 설계 데이타에서 소정의 상이 재생되어 버퍼메모리(15)에 일단 저장된다.

상기 화상메모리(12)의 내용과 상기 버퍼메모리(15)의 내용을 비교기(13)으로 비교하고, 판정회로(16)에 의해 결함의 유무를 판단한다.

포토마스크상에 제 2도 A에 도시한 패턴, 즉 차광부(22)중에 마련된 동일한 크기의 2개의 열린부(20-1)(20-2)의 한쪽에 결함이 없는 투명박막(21)이 마련되어 있는 패턴이 있는경우, 화상메모리(12)에 보내지는 화상은 제 2도 B와 같이 된다. 명부(23-1)(23-2)는 각각 열린패턴 (20-1)(20-2)에 대응하고 있으며, 서로 동일한 형상이 얻어지고 있다. 그런데 제 3도 A에 도시한 바와같이 투명박막(21)이 일부 부족한 영역(24)이 존재하면, 화상메모리(12)를 거쳐서 비교판정회로(17)에 보내지는 화상이 제 3 도 B와 같이 결함부의 윤곽에 따라서 암선부분(25)를 발생한 상으로 된다. 이것은 포토마스크(5)를 조명하는 코히어런트 또는 부분 코히어런트광이 투명박막(21)에 의해서 위상이 반전되는 파장으로 선택되어 있고, 박막이 존재하는 영역과 존재하지 않는 영역의 경계부에서 간섭의 효과에 의해 투영상이 암부로 되기 때문이다. 암선부분(25)를 인식하는 것에 의해 박막의 결함을 알 수가 있다. 포토마스크 패턴의 상은 촬상소자를 이용해서 일괄해서 거두어들이는 방법, 또는 포토마스크상에 조명광을 집광해서 스포트상을 취하고, 포토마스크를 스캔해서 거두어들이는 방법등에 의해 얻어진다.

포토마스크를 노출시키는 조명광의 위상을 변화시키는 방법으로서는 소정의 두께의 박막을 마련하는 방법 이외에 마스크기판을 소정의 깊이만큼 에칭하는 방법이나 국부적으로 기판의 굴절율을 변화시키는 방법등이 고려된다.

어떠한 경우에도 제 1 도에 도시한 검출수단을 이용하면, 위상차를 도입하는 투과광의 결함을 제 3 동 B에 도시한 바와 같이 그 윤곽부의 암선으로써 검출할 수가 있다.

[실시예2]

제 4 도는 위상차를 부여하는 투광부의 결함을 그 윤곽뿐만 아니라 위상차 180°의 투광영역내에 위상차0°인 결함부가 있는가, 그 반대인가를 검출할 수 있는 결함검출장치의 실시예이다. 광원(1)에서 조준렌즈(30) 및 파장 선택용 필터(2)를 통해서 평행광속으로 된 조명광은 빔 스플리터(30-1)에 의해 분기된다. 한쪽의 광속은 참조광이며, 포토마스크(5)를 투과하지 않고 집광렌즈(33-2)를 통해서 촬상소자(34)로 보내진다. 다른쪽의 광속은 포토마스크(5)상에서 집광하여 재차 조준렌즈(32)에 의해 평행감속으로 된후 , 핌스플리버(30-2)에 의해 2개의 광속으로 분기된다. 분기된 한쪽의 광속은 집광렌즈(33-1)를 통해서 촬상소자(9)로 보내지고, 다른쪽의 광속은 포토마스크(5)를 투과하지 않는 광속과 간섭시켜 촬상소자(34)로 보내진다. 포토마스크(5)가 장착된 스테이지(4)는 항상 그 위치가 레이저 간섭계(도시하지 않음)에 의해 계측되고 있으므로, 포토마스크(5)를 조명하는 광의 집광위치는 항상 측정되어 있게 된다.

제 4도에 도시한 검출계는 포토마스크 투과부의 조명광의 위상이 0°일때 촬상소자(9) 및 (34)로 보내지는 광이 밝게 되도록 구성되어 있다. 따라서, 예를 들면 위상차를 부여하는 수단으로써 수정의 박막을 마련한 포토마스크를 검사하는 경우, 촬상소자(9) 및 (34)가 모두 밝은 광을 수광하면 포토마스크(5)상의 집광부의 영역은 박막이 존재하고 있지 않은 것을 알 수 있다. 촬상소자(9)가 밝은 광, 촬상소자(34)가 어두운 광을 수광하면 포토마스크상의 집광부는 박막이 존재하고 있는것, 도 촬상소자(9)가 어두운 광을 수광하면 포토 마스크상의 집광부는 차광부인 것을 알 수 있다. 이들의 판단은 연산회로(37)에서 3종류의 레벨을 판정한 후, 설계 데이타와의 비교판별을 실행하는 비교판정회로에 의해 위상차를 부여하는 박막의 결함을 검출할 수 가 있다.

여기서의 연산회로(37)은 촬상소자(9)및 (34)에서 얻어지는 신호를 2진화하는 비교기(41) 및 (42), 2진화한 신호에서 3종류의 레벨을 발생하는 3종류의 레벨 발생회로(43)으로 된다.

제 4도에 도시한 검출계에서는 마스크기판 두께의 불균일성에 기인하는 마스크투과광의 위상변화가 있는 경우, 투명박막의 유무를 정확하게 판별할 수 가 없다. 그러나, 이와같은 경우에 있어서 마스크를 스캔해서 얻어지는 검출광의 시간변화를 보면, 마스크기판두께의 불균일성에 기인하는 검출광의 시간 변화율은 본래 검출해야할 위상 시프터 박막에 의한 시간 변화율에 비해서 매우 작다.

따라서, 이것을 이용해서 상기 양지를 식별할 수 가 있다. 즉, 스캔중의 마스크 투과광과 참조광의 간섭광강도의 시간 변화율이 일정이상의 값으로 되는 위치를 검출하는 것에 위상차 0°인 투과영역과 위상차 180°인 투과영역이 직접 접하고 있는 부분을 알 수가 있다. 따라서, 연산회로(37)에서 촬상소자(34)의 수광에 대한 광의 강도 시간 변화율을 판단하는 기능이 있는 비교 판정회로에(17)에 의해 설계데이타를 비교하고, 제 3 도 A에 도시한 바와같은 결함이 검출된다.

［실시예3］

빔스플리터(30-1)에 의해서 2개의 광속으로 분기한 조명광을 모두 마스크(5)상을 투과하도록 구성한 예를 제 5 도에 도시한다. 2개의 광속은 포토마스크(5)상에서 미소거리 (2~5μm 정도)를 두고 집광하고 있으며, 한쪽의 마스크 투과광은 빔스플리터(30-2)에 의해서 분기되어 한쪽은 촬상소자(9)로 수광된다. 다른쪽의 마스크 투과광은 빔스플리터(30-2)에 의해서 분기되어 한쪽은 촬상소자(9)로, 다른쪽은 촬상소자(34)로 보내진다.

다른쪽은 촬상소자(34)는 포토마스크(5)상의 2점에서의 검출광의 간섭광을 소광하므로, 위상차를 부여하는 박막의 결함의 경계선이 포토마스크(5)상의 2점광점사이에 위치하면 촬상소자(34)에서 수광하는 과잉 어둡게 된다. 이와 같이 촬상소자(9)에서의 신호와 촬상소자(34)에서의 신호를 제 4도에서 도시한 연산회로(37)과 비교판정회로(17)에 의해 설계데이타와 다른 결함패턴을 특정할 수 있다. 또 포토마스크(5)를 탑재한 스테이지(4)는 레이저 간섭계(7)로 그 위치를 항상 계측할수 있으므로, 상기 결함부의 위치를 정확하게 알 수 있다.

또 2개의 광속은 모두 포토마스크(5)상과 접근한 위치를 투과하므로, 마스크기판의 두께의 불균일성에 기인해서 위상의 변화를 오검출하는 일은 없다. 또한, 검출광의 파장은 반드시 마스크노출시 파장에 한정되는 것은 아니다. 이경우, 간섭과의 1은 반드시 0으로는 되지 않지만, 투과광과의 강도차를 검출할 수 있다.

［실시예4］

제 6도에 도시한 바와 같이 광원(1), 집광렌즈(3), 포토 마스크 스테이지(4), 결상광학계(수광광학계)(65),투과광량계측정기(66),(A/D변환기(67),메모리(44), 3 종류 레벨 발생회로(43), 비교판정회로(17), 포토마스크 구동수단(6),레이저 간섭계(7)로 되는 장치를 사용하였다.

여기서 광원(1)로써는 Xe-Hg램프를 사용하고, 필터(2)에 의해 254nm의 광을 선택하였다. 포토마스크스테이지(4)상의 소정의 위치에 포토마스크(5)를 장착할 수 있도록 포토마스크스테이지(4)가 마련되어 있으며, 포토마스크스테이지 구동수단(6)에 의해서 이동,위치가 결정된다.

또 포토마스크 스테이지(4)의 위치는 레이저간섭계(7)에 의해서 정확하게 계측되어 있다. 수광광학계(65) 및 투과광량계측기(66)에 의해 포토마스크(5)상의 소정의 위치의 밝기를 측정할 수 있도록 하였다.

투과광량계측기(66)에서의 광량신호를 (A/D변환기(67)에 의해 디지탈값으로 변환하고, 메모리(44)에 축적한다.

A/D변환기(67)의 변환타이밍은 스테이지위치를 측정하는 레이저간섭계(7)의 출력신호에 동기하여 행하여 진다. 메모리(44)에서의 정보와 차광부, 투광부, 위상시프터부에 해당하는 설정레벨을 비교하고, 3종류의 레벨을 발생하는 3 종류 레벨 발생회로(43)을 거쳐서 설계데이타와 비교판정회로(17)에 의해 결함을 판정한다.

포토마스크로는 제 7 도에 도시한 바와같이 석영판(71), Cr차광부(72), 박막위상시프터부(73)으로 되는 마스크를 사용하였다. 박막위상시프터의 재료로써는 TSMR8800(동경 오카(주)상품명)을 사용하였다. 이 재료에 한정되지 않고 다른 노볼락계의 레지스트를 사용한 경우에도 마찬가지로 효과가 있었다. 여기에서는 254nm의 파장의 광을 사용해서 결함검출을 실행한 예를 도시하였지만 노블락계의 재료를 위상시프터에 사용한 경우의 적합한 결함 검출광의 파장은 340nm이하였다. 이것은 이 파장 이하에서 위상시프터의 광투과율이 내려가기 때문이다.

본 실시예의 결함검출방법에 적합한 위상시프터재료는 다른 siN, 화학유리, Ti, Pb, Sn, Au, In, La, Sb, Ta, Y, Zr, Ce등의 어느 것인가 하나를 함유한 산화 실리콘막, 폴리스티렌 등의 벤젠고리를 포함하는 유기막 등이 있다. Ti, Pb등의 첨가물은 특정한 파장의 흡광제로서 작용한다. 또한, 이실험에서 사용한 포토마스크의 레지스트노출에 사용하는 패턴노출광의 파장은 436nm이다. 벤젠고리를 포함하는 유기막의 경우에 파장 280nm이하의 광은 투과율이 내려가기 때문에 결함검출광으로써 적합하였다. 위상시프터부에 의해 결함검출을 위한 조명광의 투과율이 내려가는 조합이 중요하다. 이 때문에 위상 시프터재료에 의해서 조명광은 패턴노출광보다 파장이 긴 광이라도 좋은 것은 물론이다.

이 장치를 이용해서 포토마스크면내의 투과광의 강도 분포를 조사하였다. 이때, 투과광강도에 따라 투명부, 반투명부, 차광부의 판별을 비교판정회로(17)로 실행하고, 포토마스크 작성시의 MT데이타(설계데이타)와 비교해서 핀홀, 막결손 등의 결함을 조사하였다. 즉, Cr이 형성되어야 할 장소가 차광부로, 위상시프터가 형성되어야 할 장소가 반투명부로, 투명기판 노출부가 투명부로 되어 있는가를 조사하였다.

위상 시프터부는 패턴 노출광에 대해서 투명하기 때문에 종래의 방법에서는 투명기판 노출부와 투명기판 노출부와 위상시프터부를 구별하는 것이 곤란하였지만, 노출광 파장에 따른 파장의 광을 검출광으로써 사용하고, 또한 그 광에 반투명한 위상 시프터 재료를 조합시키는 본 방법에 의해 위상시프터부의 결함을 검출할 수 있었다. 또 위상시프터부 뿐만아니라 차광부나 투명기판부에 있어서도 그 결함을 검출할 수 있었다.

또한, 본 방법에서는 위상시프터의 특정한 파장에서의 흡광성을 이용한 방법을 나타냈지만, 그외에 위상시프터를 편광자로 형성하고, 결함검출광으로서는 그 편광자의 편광면에 대해서 45°기운 편광광을 사용하는 방법도 유효하다. 이 방법에서 Cr차광부는 광을 통과시키지 않고, 위상시프터부에서는 약 1/2의 광량을 투과하고, 투명기판 노출부는 거의 광량을 손실하는 일없이 광을 통과시킨다.

［실시예5］

제 8도에 도시한 바와같이 광원(1), 밴드패스필더(82). 조명광학계(83), 스테이지(4), 수광광학계(85), 빔스플리터(86), 필터(87a)(87b), 광센서(88a)(88b), 연산회로(37), 비교판정회로(17) 및 포토 마스크 에레이지 구동수단(6)으로 되는 장치를 사용하였다. 광원(1)으로써는 Hg-Xe램프를 사용하였다.

필더(82)는 파장 254nm의 광과 436nm의 광을 투과하는 밴드패스필터이며, 조명광학계(83)을 거쳐서 포토마스크스테이지(4)상에 고정된 포토마스크를 조명하였다. 포토마스크로써는 실시예 4와 마찬가지로 제 7 도에 도시한 포토마스크를 사용하였다. 또한 노출광인 436nm의 광의 위상이 180°만큼 어긋나도록 위상시프터의 막두께를 조정하였다.

포토마스크를 통과한 광은 수광광학계(85),빔스플리터(86),필터(87a)(87b)를 거쳐서 광센서(88a)(88b)에 도달한다. 필터(87a)는 파장 436nm의 광만을 통과시키는 밴드패스필터이며, (87b)는 254nm의 광만을 통과시키는 필터로 하였다. 수광광학계(85)는 포토마스크상의 소정의 장소의 상만이 광센서에 유도되도록 설정하였다.

색수차에 의해 파장 254nm의 광과 436nm의 광에서는 걸상면이 다르므로 광센서(88a) 및 (88b)의 위치를 걸상면에 오도록 설정하였다.

광센서(88a)(88b)로 검지한 명암신호는 연산회로(37)로 보내지고, 연산회로(37)에서 얻어진 3종류의 레벨과 포토마스크작성시에 사용한 MT데이타를 비교하여 결함패턴을 비교판정회로(17)에서 판정하도록 하였다.

제 9도 A에 도시한 바와같이 Cr차광부(92)는 436nm의 광도 254nm의 광도 통과시키지 않는다. 제 9도 B에 도시한 바와 같이 위상시프터부(93)은 436nm의 광은 통과시키지만, 254nm의 광은 약간만 통과시킨다 . 제 9도 A에 도시한 바와 같이 투명기판부(91)은 양쪽의 광 모두 통과시킨다. 단 제 9도 C에 도시한 바와 같이 투명기판부와 위상시프터부의 경계에서 436nm의 광은 암부를 발생한다.

연산회로(37)로 보내져온 245nm 와 436nm의 2개의 파장의 광의 신호를 상술한 룰에 다라서 신호처리하고, Cr차광부, 위상시프터부 및 투명기판 노출부를 판별하였다. 그리고 , 그 판별결과와 MT데이타를 비교하고 결함의 유무, 장소, 크기, 종별을 조사하였다. 이 방법에 의해 Cr결손, Cr에칭 나머지, 위상시프터의 결함, 벗겨짐 등의 결함을 모두 검출할 수 있다. 이 방법에서는 신호강도에 따라서 명신호와 암신호의 2개의 신호로 2진화해서 신호처리하기 때문에 신호처리가 간편하고, 신호 레벨설정마진도 컸다.

또한, 본실 시예에서는 MT데이타와의 비교에 의해 마스크결함을 조사하는 방법을 나타냈지만 이것에 한정되지 않고 마스크 비교방식으로 마찬가지로 결함을 조사할수 있었다. 즉, 같은 패턴이 새겨진 2장의 마스크를 사용하여 그 2장의 마스크의 같은 장소를 동시에 검출하고, 그 신호를 비교하는 것에 의해서도 결함의 유무를 조사할 수 있었다. 또한, 이 방법에서는 2장의 마스크의 같은 장소에 같은 종류의 결함이 있는 경우에는 결함이라고 판정하지 않는 것은 물론이다.

또한, 본실시예에서는 조명광학계와 수광광학계를 파장마다 나누지 않고 하나의 광학계를 공유해서 사용하고, 최후로 빔스플리터를 이용해서 파장마다 나누었지만, 파장마다 조명광학계 및 수광광하계를 나누어도 좋다.

［실시예 6］

제 10 있어서, 반드시 코히어런트, 부분 코히어런트가 아닌 광원(96)에서의 조명광은 집광렌즈(97)과 파장을 선택하는 필터(2), 집광렌즈(98)을 통해서 하측의 막면측에서 포토마스크(5)를 조명한다. 포토마스크(5)는 스테이지(4)에 장착되고, 구동수단(6)에 의해서 이동, 위치가 결정되고, 그 위치는 간섭수단(7)에 의해서 측정되어 있다.

포토마스크(5)를 투과한 광은 집광렌즈(99)및 (100)을 통해서 수광부(107)에 결상한다. 포토마스크(5)에서의 반사광은 하프미터(104)를 통해서 집광렌즈(101)에 의해 수광부(106)에 결상한다. 수광부(106)및 (107)에서 얻어진 광강도신호와 간섭수단(7)에서 얻어지는 위치정보 및 포토마스크 작성시의 MT데이타(설계데이타)를 결함판정부(110)에 의해, 결함의 유무를 판정한다. 예를 들면 결함판정부는 실시예 1에 나타낸 비교판정회로(17)로 된다.

측정에 사용한 위상시프트형 포토마스크(5)를 제 11도에 도시한다. 제 11도는 차광부를 아래로 해서 나타내고 있으며, 제 10도의 포토마스크(5)와 같은 방향으로 나타내었다. 마스크기판인 석영판(91)의 아래에는 투명막(112)이 마련되어 있으며, 그 하부에는 시프터층(113)이 마련되어 있으며, 그 하부에는 차광막(114)가 마련되어 있다.

여기서, 차광막(114)는 Cr막이다. 차광막(114)의 위치는 시프터층(113)또는 투명막(112)위 또는 아래라도 문제는 없다 .투명막(112)는 시프터층(113)과의 경계면에서 조명광의 반사를 일으키기 위한 보조층이며, 석영판(91)과 시프터층(113)의 굴절율의 차가 크고, 충분히 반사광이 얻어지는 경우는 투명막(112)는 없어도 좋다.

제 10 도의 장치를 이용해서 제 11도의 포토마스크의 결함검출을 행하였다. 제 11도의 포토마스크에서 차광부(115),투과부(116),시프터부(117)의 판정은 다음과 같이 해서 실행하였다. 차광부인 경우, 수광부(106)에서는 밝고, 수광부(107)에서는 어두운 광이 수광된다. 투과부인 경우, 수광부(106)에서는 어둡고, 수광부(107)에서는 밝은 광이 수광된다. 시프터부인 경우, 수광부(106),(107)모두 밝은 광이 수광된다.

수광부(106)으로 수광된 광의 강도는 차광부가 가장 강하고, 투과부가 가장 약하다 .시프터부의 강도는 양자의 중간이다. 이때, 조명광의 파장은 시프터부에서의 반사광이 밝게 되도록 시프터막두께에 맞쳐서 필터(2)에 의해 선택한다.

결함의 판정은 간섭수단에서 얻어지는 포토마스크의 위치정보와 그 위치에 대응한 차광부, 투과부, 시프터부의 판정정보를 패턴설계 데이타와 비교하는 것에 의해 실행하였다. 이 방법에 의해 차광부, 시프터부의 결함이나 투광부상의 나머지등을 고감도로 검출하할 수 있다.

또한, 제 10도의 결함걸출장치의 구성은 이것에 한정되지 않고, 포토마스크에 조사한 광의 반사광과 투과광을 검출할 수 있고, 차광부, 투과부, 시프터부의 판정부를 포함하는 구성이면 좋다.

Claims

투명박막과 차광용 박막을 구비한 위상시프트형 마스크상의 결함을 검출하는 결함검출방법으로써, 광이 상기 위상시프트형 마스크를 통과하도록 소정의 파장성분을 갖는 광으로 상기 위상시프트형 마스크를 조명하는 스텝, 상기 소정의 파장성분에서 명암정보를 검출하는 스텝 및 상기 명암정보에 따라서 상기 위상시프트형 마스크상에 상기 투명박막이 존재하는지 존재하지 않는지와 상기 위상시프트형 마스크상에 상기 차광용박막이 존재하는지 존재하지 않는지를 분리해서 검출하는 스텝을 포함하는 결함검출방법.
상기 투명박막은 상기 소정의 파장성분에 대해 낮은 투과율을 갖고, 상기 위상시프트형 마스크는 상기 소정의 파장성분에 대해 높은 투과율을 갖는 투명한 기판을 또 포함하는 결함검출방법.
제 2 항에 있어서, 상기 소정의 파장성분은 340nm이하의 파장을 갖는 결함검출방법.
제 2 항에 있어서, 상기 소정의 파장성분은 280nm이하의 파장을 갖는 결함검출방법.
위상시프트형 마스크상의 결함을 검출하는 결함검출방법로써, 광을 발생하는 조명수단, 상기 조명수단으로 부터 광을 제 1과 제 2의 광빔으로 분기하고 상기 제 1과 제 2의 광빔이 상기 위상시프트형 마스크를 통과하도록 제 1과 제 2의 광빔으로 위상시프트형 마스크를 조명하는 제 1의 범분기수단, 간선광빔을 생성하도록, 상기 제 1과 제2의 광빔이 상기 위상시프트형 마스크를 통과한후에 제 2의 광빔에서의 광과 상기 제 1광빔에서의 광을 간섭시키는 간섭수단, 적어도 상기 간섭광빔을 검출하는 검출수단 및 적어도 상기 검출수단에 의해 검출된 상기 간섭광빔에 따라 상기 위상시프트형 마스크상의 결함을 검출하는 처리수단을 포함하는 결함검출방법.
제 5항에 있어서, 상기 검출수단은 제 1의 검출소자와 제2의 검출소자을 포함하고, 상기 간섭수단은 상기 제 1의 광빔이 상기 위상시프트형 마스크를 통과한후에 상기 제 1의 광빔을 제 3과 제4의 광빔으로 분기하는 제 2의 빔분기수단과 간섭광빔을 생성하도록, 상기 제 2의 광빔이 상기 위상시프트형 마스크를 통과한후에 상기 제 2의 광빔과 상기 제 4의 광빔을 간섭시키는 수단을 포함하고, 상기 제 3의 광빔은 상기 제 1의 검출소자상에 입사되고, 상기 간섭광빔은 상기 제 2의 검출소자상에 입사되는 결함검출방법.
제 6 항에 있어서, 상기 제 1의 빔분기수단은 상기 제 1과 제 2의 광빔이 서로 근접한 위치에서 상기 위상시프트형 마스크를 통과하도록 상기 제 1과 제 2의 광빔으로 상기 위상시프트형 마스크를 조명하는 결함검출방법.
상기 위상시프트형 마스크는 상기 제 1과 제2의 광빔이 상기 위상시프트형 마스크를 통과한 경우, 상기 제 1과 제2의 광빔에서의 광의 위상을 실질적으로 180°의 위상각만큼 위상시프트형수단을 갖는 결함검출방법.
광차폐영역, 반투명영역 및 투명영역을 갖는 위상시프트형 마스크상의 결함을 검출하는 결함검출방법로써, 광이 상기 위상시프트형 마스크를 통과하도록 소정의 파장을 갖는 광으로 상기 위상시프트형 마스크를 조명하는 조명수단. 상기 위상시프트형 마스크 를 통과하는 광을 검출하는 검출수단 및 상기 검출수단에 의해 검출된 광에 따라 상기 위상시프트형 마스크의 차광영역, 반투명영역, 및 투명영역 사이를 식별하는 식별수단을 포함하는 결함검출방법.
제 9 항에 있어서, 상기 소정의 파장은 340nm이하인 결함검출방법.
상기 제 9항에 있어서, 상기 소정의 파장은 280nm이하인 결함검출방법.
위상시프트형 마스크상의 결함을 검출하는 결함검출방법로써, 제 1의 파장성분과 제 2의 파장성분을 갖는 광을 발생하는 조명수단. 상기 조명수단에 의해 발생된 광에서 상기 제 1의 파장성분과 제 2의 파장성분을 추출하고, 상기 추출된 제 1의 파장성분과 상기 추출된 제 2의 파장성분이 추출광을 구성하며, 상기 추출광이 상기 위상시프트형 마스크를 통과하도록 상기 추출광으로 상기 위상시프트형 마스크를 조명하는 제 1의 필터, 상기 위상시프트형 마스크를 통과하는 상기 추출된 광을 상기의 광빔으로 분기하는 빔분기수단, 상기 제 1의 광빔에서 상기 제 1의 파장성분을 추출하는 제2의 필터, 상기 제 2 의 광빔에서 상기 제 2의 파장성분을 추출하는 제 3의 필터, 제 1의 검출신호를 생성하도록 상기 제2의 필터에 의해 추출된 상기 제 1의 파장성분을 검출하는 제 1의 검출수단, 제 2 의 검출신호를 생성하도록 상기 제 3의 필터에 의해 추출된 제 2의 파장 성분을 검출하는 제 2의 검출수단 및 상기 위상시프트형 마스크상의 결함을 검출하기 위해 상기 제 1의 검출신호와 상기 제 2의 검출신호를 비교하는 비교수단을 포함하는 결함검출방법,
제 12항에 있어서, 상기 위상시프트형 마스크는 투명한 기판 및 위상시프터로써 작용하며, 상기 투명한 기판상에 형성된 투명박막을 갖고, 그 위에 형성된 상기 투명박막을 갖는 상기 투명한 기판의 상기 제 2의 파장성분에 대한 투과율은 그 위에 형성된 상기 투명박막이 없는 상기 투명한 기판의 상기 제 2의 파장성분에 대한 투과율과는 다른 결함검출방법,
제 12항에 있어서, 상기 위상시프트형 마스크는 투명한 기판 및 위상시프터로써, 작용하며, 상기 투명한 기판상에 형성된 투명박막을 갖고,상기 박막은 상기 제 1파장성분에 대해 투명하고 , 제3의 파장성분을 흡수화는 흡수제를 갖는 결함검출방법.
제 12항에 있어서, 상기 제 2의 파장성분은 340nm이하인 결함검출방법.
제 12항에 있어서, 상기 제 2의 파장성분은 280nm이하인 결함검출방법.
광투과영역, 투명막이 형성된 투명막영역을 포함하는 위상시프트형 마스크상의 결함을 검출하는 결함검출방법으로써, 광의 일부분이 비교적 약한 강도로 광투과영역에서 반사되고, 비교적 강한 강도로 투명막에서 반사되고, 광의 다른 부분이 거의 동일한 강도로 광투과영역과 투명막을 거쳐서 투과되도록 광으로 위상시프트형 마스크를 조명하는 스텝, 상기 반사광과 상기 투과광을 검출하는 스텝, 상기 검출된 반사광과 투과광에 따라 상기 광투과영역과 상기 투명막영역 사이 및 상기 광투과영역에서 반사된 광의 강도와 상기 투명막영역에서 반사된 광의 강도 사이의 차이를 식별하는 스텝 및 상기 식별의 결과와 상기 위상시프트형 마스크에 대한 설계페턴 데이타를 비교하는 것에 의해 상기 위상시프트형 마스크상의 결함을 검출하는 스텝을 포함하는 결함검출방법.
위상시프트형 마스크의 전면에 형성된 보조막을 갖는 위상시프트형 마스크상의 결함을 검출하는 결함검출방법로써, 광의 일부분이 상기 위상시프트형 마스크에서 반사되고, 광의 다른 부분이 상기 위상시프트형 마스크를 거쳐서 투과되도록 광으로 상기 위상시프트형 마스크를 조명하는 조명수단, 제 1의 검출신호를 생성하도록 상기 투과광을 검출하는 제 1의 검출수단, 제 2의 검출신호를 생성하도록 상기 반사광을 검출하는 제 2의 검출수단 및 상기 제 1 의 검출신호와 상기 제 2의 검출신호에서 생성된 데이타와 상기 위상시프트형 마스크에 대해 설계페턴데이타를 비교하는 비교수단을 포함하는 결함검출방법.