JP2008242113A - Inspecting method for phase shift mask, inspecting device for phase shift mask, and manufacturing method of semiconductor device - Google Patents

Inspecting method for phase shift mask, inspecting device for phase shift mask, and manufacturing method of semiconductor device Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inspecting method for phase shift mask and an inspecting device for phase shift mask for optimizing a criterion for size of a defect to be detected according to results (individual differences of optical characteristics) of transmissivity, phase difference, etc., by phase shift masks, and the manufacturing method of a semiconductor device. <P>SOLUTION: Disclosed is the inspecting method for phase shift mask including the steps of: previously finding an influence of at least one of the transmissivity and phase of a phase shifter exerted on transferrability of a defect present on the phase shift mask to a wafer; measuring at least one of the transmissivity and phase of a phase shifter of a phase shift mask to be inspected; setting the criterion for the defect present on the phase shift mask on the basis of the measured value of at least one of the transmissivity and phase of the phase shifter and the found influence; and inspecting the defect of the phase shift mask on the basis of the set criterion. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、位相シフトマスクの検査方法、位相シフトマスクの検査装置及び半導体装置の製造方法に関し、より具体的には、半導体装置などの製造に用いる位相シフトマスクの検査方法、位相シフトマスクの検査装置及び半導体装置の製造方法に関する。   The present invention relates to a phase shift mask inspection method, a phase shift mask inspection apparatus, and a semiconductor device manufacturing method. More specifically, the present invention relates to a phase shift mask inspection method and phase shift mask inspection used for manufacturing a semiconductor device and the like. The present invention relates to a device and a method for manufacturing a semiconductor device.

大規模集積回路（ＬＳＩ：Large Scale Integrated circuit）などの高精度で微細なデバイスは、フォトマスクに形成されたパターンを基板上に転写させるフォトリソグラフィ工程を経て製造される。このフォトリソグラフィ工程において用いられるフォトマスクのひとつに位相シフトマスクがある。位相シフトマスクは、完全な遮光の有無を制御するバイナリマスクとは異なり、光の位相・透過率を制御することで転写特性を改善させたマスクである。位相シフトマスクには幾つかの種類があり、バイナリマスクの遮光膜の代わりに位相シフト機能と透過率制御機能とを有するハーフトーン位相シフターを設けて透過光の位相を１８０°程度反転させるハーフトーン位相シフトマスクや、遮光膜が形成されていない開口部に溝を切るなどして透過光の位相を１８０°程度反転させる彫り込み型位相シフトマスクなどがある。   A high-precision and fine device such as a large scale integrated circuit (LSI) is manufactured through a photolithography process in which a pattern formed on a photomask is transferred onto a substrate. One of the photomasks used in this photolithography process is a phase shift mask. Unlike a binary mask that controls the presence or absence of complete light shielding, the phase shift mask is a mask that has improved transfer characteristics by controlling the phase and transmittance of light. There are several types of phase shift masks. A halftone that reverses the phase of transmitted light by about 180 ° by providing a halftone phase shifter having a phase shift function and a transmittance control function instead of the light shielding film of the binary mask. There are a phase shift mask, an engraved phase shift mask that reverses the phase of transmitted light by about 180 ° by cutting a groove in an opening where a light shielding film is not formed.

位相シフトマスクを形成する際には、転写性に影響を与える欠陥がないように形成する必要がある。しかし、位相シフトマスクの製造工程におけるダスト、レジストのピンホール、ノイズなどが原因で、本来除去されるべき膜が残る黒欠陥、必要な膜が除去されてしまう白欠陥、パターン寸法や角部形状の不良などが生じる場合がある。そのため、製造した位相シフトマスクの検査を行い不良品を排除する必要が生じる。   When forming the phase shift mask, it is necessary to form the phase shift mask so that there is no defect that affects the transferability. However, due to dust, resist pinholes, noise, etc. in the manufacturing process of the phase shift mask, black defects that leave the film that should be removed, white defects that remove the necessary film, pattern dimensions and corner shapes Defects may occur. Therefore, it is necessary to inspect the manufactured phase shift mask and eliminate defective products.

位相シフトマスクの検査では、欠陥のサイズが所定のスペックと比較して許容範囲内にあるか否かの判定をしている。この際に、所定のスペックは、パターン設計時に決められた値または基準となる特定の位相シフトマスクで測定した１つの値に固定されていた（特許文献１）。
一方、半導体集積回路用のフォトマスクを検査する方法において、描画パターンの寸法により検査の閾値を適宜選択する技術が開示されている。（特許文献２）。
特開２００２−１４４５９号公報 特開２００４−１９１９５７号公報 In the inspection of the phase shift mask, it is determined whether or not the defect size is within an allowable range as compared with a predetermined specification. At this time, the predetermined specification is fixed to a value determined at the time of pattern design or one value measured with a specific phase shift mask as a reference (Patent Document 1).
On the other hand, in a method for inspecting a photomask for a semiconductor integrated circuit, a technique is disclosed in which an inspection threshold is appropriately selected according to the size of a drawing pattern. (Patent Document 2).
JP 2002-14459 A JP 2004-191957 A

しかし、実際には、位相シフトマスクのパターンの欠陥の他にも、位相シフターの透過率や位相差にも個体差が生じる。そして、本発明者の得た知見によれば、この透過率や位相差などの個体差がウェーハへの転写性、ひいては検査の結果に影響を与えることが判明した。そのため、このような光学的特性の個体差を考慮せず固定的な１つの閾値を欠陥の検査の判定基準に用いると、同じような欠陥サイズであってもウェーハへの転写性が位相シフトマスク毎に異なり結果として位相シフトマスクの欠陥の正確な検査ができなかった。   However, in practice, in addition to the phase shift mask pattern defect, there are individual differences in the transmittance and phase difference of the phase shifter. According to the knowledge obtained by the present inventor, it has been found that individual differences such as transmittance and phase difference affect the transferability to the wafer, and consequently the inspection result. Therefore, if one fixed threshold value is used as a criterion for defect inspection without taking into account such individual differences in optical characteristics, transferability to a wafer can be achieved even with the same defect size. As a result, the phase shift mask could not be accurately inspected for defects.

本発明は、位相シフトマスク毎の透過率や位相差などの光学的特性の出来映え（光学的特性の個体差）に応じて、検出すべき欠陥サイズの判定基準を適正化する位相シフトマスクの検査方法、位相シフトマスクの検査装置及び半導体装置の製造方法を提供する。   The present invention is an inspection of a phase shift mask that optimizes a criterion for determining a defect size to be detected in accordance with the performance of optical characteristics such as transmittance and phase difference for each phase shift mask (individual differences in optical characteristics). A method, a phase shift mask inspection apparatus, and a semiconductor device manufacturing method are provided.

本発明の一態様によれば、位相シフターの透過率及び位相の少なくともいずれかが、位相シフトマスクに存在する欠陥のウェーハへの転写性に与える影響を予め求め、検査する位相シフトマスクの位相シフターの透過率及び位相の前記少なくともいずれかを測定し、前記位相シフターの透過率及び位相の前記少なくともいずれかの測定値と、前記予め求めた影響と、に基づいて、位相シフトマスクに存在する欠陥の判定基準を設定し、前記設定された判定基準に基づいて前記位相シフトマスクの欠陥を検査すること、を特徴とする位相シフトマスクの検査方法が提供される。   According to one aspect of the present invention, the phase shifter of a phase shift mask that obtains and inspects in advance the effect of at least one of the transmittance and phase of the phase shifter on the transferability of defects present in the phase shift mask to the wafer. A defect present in the phase shift mask based on the measured value of the at least one of the transmittance and the phase of the phase shifter and the influence obtained in advance. There is provided a method for inspecting a phase shift mask, characterized in that a determination criterion is set and a defect of the phase shift mask is inspected based on the set criterion.

また、本発明の他の一態様によれば、位相シフターの透過率及び位相の少なくともいずれかを測定する誤差測定手段と、位相シフターの透過率及び位相の前記少なくともいずれかと、位相シフトマスクに存在する欠陥の判定基準と、の関係に関するデータを格納する判定基準データ格納部と、位相シフトマスクに形成された前記位相シフターのパターンを観察するパターン観察手段と、前記位相シフターの透過率及び位相の前記少なくともいずれかの測定値に基づいて、前記判定基準データ格納部に格納されている前記データから位相シフトマスクに存在する欠陥の判定基準を設定し、前記パターン観察手段により観察されたパターンに存在する欠陥の合否を判定する欠陥判定手段と、を備えたことを特徴とする位相シフトマスクの検査装置が提供される。   Further, according to another aspect of the present invention, an error measuring means for measuring at least one of the transmittance and phase of the phase shifter, the at least one of the transmittance and phase of the phase shifter, and the phase shift mask are present. A determination reference data storage unit that stores data relating to the relationship between the determination criterion of the defect to be performed, pattern observation means for observing the phase shifter pattern formed on the phase shift mask, transmittance and phase of the phase shifter Based on at least one of the measurement values, a determination criterion for a defect existing in a phase shift mask is set from the data stored in the determination criterion data storage, and the defect is present in the pattern observed by the pattern observation unit. And an inspection apparatus for phase shift mask, comprising: a defect determination unit that determines whether or not a defect is acceptable It is provided.

また、本発明のさらに他の一態様によれば、上記の位相シフトマスクの検査方法に基づいて位相シフトマスクの検査を行い、前記位相シフトマスクの欠陥の検査の結果、合格した前記位相シフトマスクを用いて露光処理を行う工程を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。   According to still another aspect of the present invention, the phase shift mask is inspected based on the phase shift mask inspection method, and the phase shift mask passed as a result of the inspection of the phase shift mask defect. There is provided a method for manufacturing a semiconductor device, characterized by comprising a step of performing an exposure process using the.

本発明によれば、位相シフトマスク毎の透過率や位相差などの出来映え（光学的特性の個体差）に応じて、検出すべき欠陥サイズの判定基準を適正化する位相シフトマスクの検査方法、位相シフトマスクの検査装置及び半導体装置の製造方法が提供される。   According to the present invention, an inspection method for a phase shift mask that optimizes a criterion for determining a defect size to be detected, depending on a workmanship (individual difference in optical characteristics) such as transmittance and phase difference for each phase shift mask, A phase shift mask inspection apparatus and a semiconductor device manufacturing method are provided.

以下、ハーフトーン位相シフトマスクの場合を例に挙げ、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態である位相シフトマスクの検査方法を表すフローチャートである。
図２は、比較例である位相シフトマスクの従来の検査方法を表すフローチャートである。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings, taking the case of a halftone phase shift mask as an example.
FIG. 1 is a flowchart showing a phase shift mask inspection method according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing a conventional inspection method for a phase shift mask as a comparative example.

まず、比較例から説明する。
位相シフトマスクは、下地となる石英などの透光性の基板の上に、モリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ）やクロムフロライド（ＣｒＦ）などからなる位相シフター（位相シフト効果を有するパターン部）が所定のパターンで設けられた構造を有する。 First, a comparative example will be described.
In the phase shift mask, a phase shifter (pattern portion having a phase shift effect) made of molybdenum silicide (MoSi), chromium fluoride (CrF), or the like is formed in a predetermined pattern on a light-transmitting substrate such as quartz as a base. It has the structure provided in.

本比較例の場合、図２に表したように、まず位相シフトマスクのパターン部分である位相シフターの透過率及び位相が所定のスペックに収まっているか否かを検査する（ステップ２００）。なお、透過率としては、位相シフターの絶対透過率と、下地に対する位相シフターの相対透過率と、がある。絶対透過率は、石英などの投光性の基板とその上に形成された位相シフターを透過する光の透過率である。透過率誤差とは、設計上の透過率からのずれをいう。一方、位相は、位相シフターを透過した光の位相の絶対値でもよいが、基板を透過した光の位相と位相シフターを透過した光の位相との位相差であってもよい。通常は、この位相差が１８０°となるように形成される。そして、位相の誤差とは、設計上の位相からのずれをいう。   In the case of this comparative example, as shown in FIG. 2, first, it is inspected whether the transmittance and phase of the phase shifter, which is the pattern portion of the phase shift mask, are within predetermined specifications (step 200). The transmittance includes an absolute transmittance of the phase shifter and a relative transmittance of the phase shifter with respect to the base. The absolute transmittance is a transmittance of light transmitted through a light-projecting substrate such as quartz and a phase shifter formed thereon. The transmittance error means a deviation from the designed transmittance. On the other hand, the phase may be an absolute value of the phase of light transmitted through the phase shifter, or may be a phase difference between the phase of light transmitted through the substrate and the phase of light transmitted through the phase shifter. Usually, the phase difference is 180 °. The phase error means a deviation from the designed phase.

これらの誤差を測定したら、次に、位相シフトマスクに存在する黒欠陥、白欠陥、パターン寸法や角部形状の不良などを予め定められた欠陥判定基準に照らし合わせて、欠陥サイズが所定のスペックに収まっているか否かを検査する（ステップ２１０）。   Once these errors have been measured, the defect size is then set to a specified spec by comparing black defects, white defects, pattern dimensions and corner shape defects, etc. existing in the phase shift mask with predetermined defect criteria. (Step 210).

本比較例の場合、透過率及び位相の検査（ステップ２００）から得られる結果と、欠陥サイズの検査（ステップＳ２１０）から得られる結果と、はそれぞれ独立に判断され、位相シフトマスクの総合的な合否判定がなされる。   In the case of this comparative example, the result obtained from the inspection of the transmittance and the phase (step 200) and the result obtained from the inspection of the defect size (step S210) are determined independently of each other. A pass / fail decision is made.

ここで、位相シフターの透過率及び位相と、欠陥サイズのスペックには、それぞれある許容値幅があり、その閾値や許容値の幅は、例えばその位相シフトマスクを用いて製造する半導体装置のデザインルールなどから決定される。   Here, the transmittance and phase of the phase shifter and the specification of the defect size each have a certain tolerance range. The threshold value and the tolerance range are, for example, design rules for a semiconductor device manufactured using the phase shift mask. Etc.

ところが、欠陥サイズの閾値や許容値は、透過率や位相の影響を受けて変化する。すなわち、欠陥を有する位相シフトマスクを用いてウェーハ上にパターンを露光した場合に、マスクの欠陥に対応してウェーハ上に形成されたパターンにも欠陥が生ずる。しかし、ウェーハ上での欠陥のサイズは、マスクの欠陥のサイズだけではなく、位相シフターの透過率や位相によっても変化する。   However, the threshold value and allowable value of the defect size change under the influence of transmittance and phase. That is, when a pattern is exposed on a wafer using a phase shift mask having a defect, a defect is also generated in the pattern formed on the wafer corresponding to the defect of the mask. However, the size of the defect on the wafer changes not only by the size of the mask defect but also by the transmittance and phase of the phase shifter.

以下、透過率の誤差及び位相の誤差が、ウェーハへの転写性に与える影響について説明する。
図３は、透過率の誤差及び位相の誤差が、ウェーハへの転写性に与える影響を説明するための概念図である。
図３（ａ）及び（ｂ）は、位相シフトマスク上のパターンを表し、図３（ｃ）及び（ｄ）は、これらマスクを用いてウェーハ上に転写したパターンをそれぞれ表す。
図３（ａ）及び（ｂ）に表した位相シフトマスクは、いずれもライン・アンド・スペースのパターンを有し、そのライン部に欠陥がある。図３（ａ）及び（ｂ）に表した位相シフトマスクの欠陥は同一のサイズである。また、図３（ａ）に表した位相シフトマスクは、位相シフターの位相の誤差も透過率の誤差も小さく、図３（ｂ）に表した位相シフトマスクは、位相シフターの位相の誤差も透過率の誤差も大きい。 Hereinafter, the influence of the transmittance error and the phase error on the transferability to the wafer will be described.
FIG. 3 is a conceptual diagram for explaining the influence of transmittance error and phase error on transferability to a wafer.
3A and 3B show patterns on the phase shift mask, and FIGS. 3C and 3D show patterns transferred onto the wafer using these masks, respectively.
Each of the phase shift masks shown in FIGS. 3A and 3B has a line-and-space pattern, and the line portion has a defect. The defects of the phase shift mask shown in FIGS. 3A and 3B have the same size. In addition, the phase shift mask shown in FIG. 3A has a small phase shifter phase error and transmittance error, and the phase shift mask shown in FIG. 3B transmits a phase shifter phase error. The rate error is also large.

このような場合、これらの位相シフトマスクを用いてウェーハ上に転写したパターンに生ずる欠陥のサイズΔｄは同一ではなく、位相の誤差や透過率の誤差が大きいほど、ウェーハ上での欠陥のサイズが大きくなる、またはウェーハのパターン寸法を変動させる割合が大きくなる傾向がある。すなわち、ウェーハ上に転写される欠陥のサイズΔｄは、位相シフトマスク上での欠陥のサイズだけでなく、位相シフターの位相の誤差や透過率の誤差によっても変動する。従って、位相や透過率の誤差を無視して画一的に設定した閾値に基づいて位相シフターの欠陥のサイズを判定すると、欠陥の過検出や検出不足が生ずる場合がある。   In such a case, the defect size Δd generated in the pattern transferred onto the wafer using these phase shift masks is not the same, and the larger the phase error or transmittance error, the larger the defect size on the wafer. There is a tendency that the ratio of increasing or changing the pattern size of the wafer increases. In other words, the size Δd of the defect transferred onto the wafer varies not only due to the size of the defect on the phase shift mask but also due to the phase error of the phase shifter and the transmittance error. Therefore, when the size of the phase shifter defect is determined based on a uniform threshold value ignoring the phase and transmittance errors, defect overdetection or underdetection may occur.

つまり、図２に表した比較例においては、欠陥検査（ステップ２１０）において、マスク上では許容範囲に入る（合格）欠陥サイズであっても転写後のウェーハ上では不合格になる場合や、逆に、マスク上では不合格になる欠陥サイズであっても転写後のウェーハ上では許容範囲に入る（合格）場合もあり、欠陥検査の検査精度や信頼性が低下するという問題があった。   That is, in the comparative example shown in FIG. 2, in the defect inspection (step 210), even if the defect size falls within the allowable range (passed) on the mask, it is rejected on the transferred wafer, or vice versa. In addition, even if the defect size is rejected on the mask, it may fall within an allowable range (passed) on the transferred wafer, and there is a problem that the inspection accuracy and reliability of the defect inspection are lowered.

以上説明したように、ウェーハ上に形成されるパターンの欠陥のサイズを所定値以下にするためには、単に位相シフトマスクのパターンの欠陥のサイズのみを管理すればよいのではなく、位相の誤差や透過率の誤差も考慮する必要がある。
これに対して、本実施形態によれば、位相シフトマスクのパターンの欠陥を検査する際に、画一的に設定した閾値に基づいて判定するのではなく、位相の誤差や透過率の誤差を考慮に入れることにより、正確な検査が可能となる。なお、位相の誤差と透過率の誤差の両方を考慮すれば、位相シフトマスクのパターンの欠陥の判定基準を極めて正確に設定できるが、位相の誤差と透過率の誤差のいずれかのみを考慮して欠陥の判定基準を設定しても、従来よりも正確な判定が可能となる。 As described above, in order to reduce the size of the pattern defect formed on the wafer to a predetermined value or less, it is not necessary to manage only the size of the phase shift mask pattern defect. It is also necessary to consider errors in transmission and transmission.
On the other hand, according to the present embodiment, when inspecting the defect of the pattern of the phase shift mask, the phase error and the transmittance error are not determined based on the uniformly set threshold value. By taking into account, an accurate inspection is possible. Note that if both phase error and transmittance error are taken into account, the determination criteria for phase shift mask pattern defects can be set very accurately, but only one of phase error and transmittance error is considered. Therefore, even if a defect determination criterion is set, it is possible to perform more accurate determination than before.

以下、本実施形態の検査方法について説明する。
本実施形態においては、図１に表したように、まず透過率誤差と位相誤差がウェーハへの転写性に与える影響を調べる（ステップＳ１００）。ウェーハへの転写性とは、位相シフトマスク上での欠陥のサイズや形状と、これを転写してウェーハ上に形成されるパターンに生ずる欠陥のサイズや形状との関係である。この影響は、シミュレーションにより調べることができ、または露光実験により調べることもできる。またこの際に、位相シフターの材質や寸法形状ごとに、ウェーハへの転写性への影響を調べておくとよい。 Hereinafter, the inspection method of this embodiment will be described.
In this embodiment, as shown in FIG. 1, first, the influence of the transmittance error and the phase error on the transferability to the wafer is examined (step S100). The transferability to a wafer is the relationship between the size and shape of a defect on the phase shift mask and the size and shape of a defect generated in a pattern formed on the wafer by transferring the defect. This effect can be investigated by simulation or by exposure experiments. At this time, it is preferable to examine the influence on the transferability to the wafer for each material and dimension of the phase shifter.

次にステップＳ１００の結果に基づき、ウェーハへの転写性の影響を考慮して欠陥サイズの判定基準を適正化し、分類する（ステップＳ１１０）。例えば、位相や透過率の誤差がある値の時には、ウェーハ上に転写したパターンに生ずる欠陥が強調されたり、欠陥のサイズが拡大するような場合には、その位相や透過率の誤差の場合には位相シフトマスク上での欠陥のサイズの許容値を小さくする。逆に、ウェーハ上に転写したパターンに生ずる欠陥が抑止されたり、欠陥のサイズが小さくなるような場合には、その位相や透過率の誤差の場合には位相シフトマスク上での欠陥のサイズの許容値を大きくしてもよい。   Next, based on the result of step S100, the defect size criterion is optimized and classified in consideration of the effect of transferability to the wafer (step S110). For example, when a phase or transmittance error has a certain value, defects that occur in the pattern transferred onto the wafer are emphasized, or when the size of the defect increases, in the case of the phase or transmittance error. Reduces the tolerance of defect size on the phase shift mask. On the other hand, when defects generated in the pattern transferred on the wafer are suppressed or the size of the defect is reduced, the size of the defect on the phase shift mask is in the case of an error in the phase or transmittance. The allowable value may be increased.

ステップＳ１１０において分類した結果は、データベース化してもよい。例えば、位相シフトマスク上で許容される欠陥のサイズを、位相や透過率の誤差に応じてそれぞれ設定したテーブルを作成することができる。
図４は、このようにしてデータベース化された判定基準を例示する概念図である。
位相シフトマスク上で許容されるパターンの欠陥のサイズの上限値（判定基準）は、透過率の誤差と、位相の誤差と、の組み合わせに応じてそれぞれ設定することができる。透過率の誤差がゼロで、位相の誤差もゼロである場合には、位相シフトマスクにおける欠陥サイズの判定基準は設計上の基準値とすることができる。そして、透過率や位相が誤差を有する場合は、その誤差の量に応じて位相シフトマスクにおける欠陥サイズの判定基準が上下する。つまり、欠陥サイズの判定基準は、透過率の誤差と位相の誤差とのマトリクスにより設定することができる。この場合、透過率の誤差と位相の誤差は、それぞれ範囲により表現すると便利である。 The results classified in step S110 may be made into a database. For example, it is possible to create a table in which the size of defects allowed on the phase shift mask is set in accordance with the phase and transmittance errors.
FIG. 4 is a conceptual diagram exemplifying the determination criteria stored in the database in this way.
The upper limit value (determination criterion) of the defect size of the pattern allowed on the phase shift mask can be set according to the combination of the transmittance error and the phase error. When the transmittance error is zero and the phase error is zero, the criterion for determining the defect size in the phase shift mask can be a design reference value. If the transmittance or phase has an error, the criterion for determining the defect size in the phase shift mask varies depending on the amount of the error. That is, the defect size criterion can be set by a matrix of transmittance error and phase error. In this case, it is convenient to express the transmittance error and the phase error by ranges.

なお、図４においては、位相シフトマスクにおける欠陥のサイズの判定基準のテーブルを例示したが、本発明はこれには限定されず、例えば、位相シフトマスクの欠陥の面積についてのデータベースを作成してもよい。また、テーブルの代わりに、換算式を作成してもよい。例えば、透過率の誤差と位相の誤差と位相シフトマスクの欠陥の判定基準との関係を表す換算式を作成することができる。
再び図１に戻って説明を続けると、欠陥サイズの判定基準を適正化し分類したら（ステップＳ１１０）、実際に製造した位相シフトマスクの透過率誤差と位相誤差を測定し、その測定値に合致または最も近似した値に対応する判定基準を、ステップＳ１１０で段階的に分類されたものの中から選択する（ステップＳ１２０）。ステップＳ１００において得られた結果を判定基準に予め盛り込み、適正化された判定基準値をデータベース化しておけば、透過率誤差と位相誤差が得られた時点で、適正化された判定基準値を簡単に割り出すことができ便利である。 FIG. 4 illustrates a table of defect size determination criteria in the phase shift mask, but the present invention is not limited to this. For example, a database on the defect area of the phase shift mask is created. Also good. Further, a conversion formula may be created instead of the table. For example, it is possible to create a conversion formula that represents the relationship between the transmittance error, phase error, and phase shift mask defect criterion.
Returning to FIG. 1 again, when the defect size criterion is optimized and classified (step S110), the transmittance error and the phase error of the actually manufactured phase shift mask are measured and matched with the measured values. The criterion corresponding to the closest value is selected from those classified stepwise in step S110 (step S120). If the results obtained in step S100 are preliminarily included in the determination criteria and the optimized determination reference values are stored in a database, the optimized determination reference values can be easily obtained when the transmittance error and the phase error are obtained. It can be easily determined.

ここで、透過率誤差と位相誤差は、透過率、位相の測定値とそれらの設計値との差により得られる。透過率は、露光する際に用いられる波長と同一の波長を有する光を用い、透過光量から測定することができる。また、位相は、露光する際に用いられる波長と同一の波長を有する光を用い、位相シフターと光透過部（基板）をそれぞれ透過した光を干渉させて得られる干渉光強度信号から測定することができる。具体的には、透過率誤差と位相誤差は、例えば、後述するような誤差測定手段７０により求めることができるがこれに限定されるわけではない。
その後、ステップＳ１２０で選択された判定基準を用いて、位相シフトマスクのパターンの欠陥検査を行う（ステップＳ１３０）。すなわち、図４に関して前述したように、透過率と位相の誤差に応じて設定した判定基準に基づき、位相シフトマスク上での欠陥を検査しその合否を判定する。このように、本実施形態によれば、位相シフトマスクの位相シフターの透過率と位相の出来映え（光学的特性の個体差）に応じた欠陥サイズ判断基準を簡単に選択することが可能となるので、欠陥検査の検査精度や信頼性が向上するとともに、検査能率の向上をも図ることができる。なお、欠陥の程度により修復が可能なものは検査後リペアを行うこともできる。 Here, the transmittance error and the phase error are obtained by the difference between the measured values of the transmittance and phase and the design values thereof. The transmittance can be measured from the amount of transmitted light using light having the same wavelength as that used for exposure. In addition, the phase is measured from an interference light intensity signal obtained by using light having the same wavelength as that used for exposure and causing light transmitted through the phase shifter and the light transmission part (substrate) to interfere with each other. Can do. Specifically, the transmittance error and the phase error can be obtained by, for example, an error measuring unit 70 described later, but are not limited thereto.
Thereafter, the defect inspection of the pattern of the phase shift mask is performed using the determination criterion selected in step S120 (step S130). That is, as described above with reference to FIG. 4, the defect on the phase shift mask is inspected based on the determination criterion set according to the transmittance and phase error, and the pass / fail is determined. As described above, according to the present embodiment, it is possible to easily select a defect size criterion according to the transmittance of the phase shifter of the phase shift mask and the workmanship of the phase (individual difference in optical characteristics). In addition, the inspection accuracy and reliability of defect inspection can be improved, and the inspection efficiency can be improved. For those that can be repaired depending on the degree of defects, repair after inspection can also be performed.

なお、本実施形態は、ハーフトーン型の位相シフトマスクのみならす、レベンソン位相シフトマスクも対象とすることができるる。レベンソン位相シフトマスクにも位相が１８０°程度反転するような透明の位相シフターを配置するものと、位相が１８０°程度反転するまで下地基板を彫り込むタイプのものがあるが、ここでは、下地基板を彫り込むタイプのものについて説明する。   Note that this embodiment can also be a Levenson phase shift mask, which is only a halftone phase shift mask. There are two types of Levenson phase shift masks, one is a transparent phase shifter whose phase is reversed by about 180 °, and the other is a type in which the base substrate is engraved until the phase is reversed by about 180 °. Explain the type of engraving.

図５は、彫り込み型のレベンソン位相シフトマスクの斜視断面図である。
下地基板１１上には遮光膜３５が設けられ、遮光膜３５の間には透過光の位相を１８０°程度反転させるための彫り込み１２が設けられている。下地基板１１はガラスや石英などからなり、遮光膜３５はクロム（Ｃｒ）などからなるようにするができる。彫り込み１２は、選択的なドライエッチングなどを施すことにより形成させることができる。 FIG. 5 is a perspective sectional view of an engraved Levenson phase shift mask.
A light shielding film 35 is provided on the base substrate 11, and an engraving 12 for reversing the phase of transmitted light by about 180 ° is provided between the light shielding films 35. The base substrate 11 can be made of glass, quartz, or the like, and the light shielding film 35 can be made of chromium (Cr) or the like. The engraving 12 can be formed by performing selective dry etching or the like.

このようなレベンソン位相シフトマスクにおいても前述のハーフトーン位相シフトマスクの場合と同様に、位相シフターの透過率誤差及び位相誤差と、ウェーハへの転写性との関係を予めシミュレーションや実験により求め、それを欠陥サイズの判定基準に反映させることで、欠陥検査の検査精度、信頼性、検査能率の向上を図ることができる。なお、説明の便宜上、彫り込み型のレベンソン位相シフトマスクについて説明をしたが、位相シフターを設けたレベンソン位相シフトマスクについても本実施形態を適用することができる。   In such a Levenson phase shift mask, as in the case of the halftone phase shift mask described above, the relationship between the transmission error and phase error of the phase shifter and the transferability to the wafer is obtained in advance by simulation and experiment. By reflecting the above in the defect size determination criteria, it is possible to improve the inspection accuracy, reliability, and inspection efficiency of the defect inspection. For the convenience of explanation, the engraved Levenson phase shift mask has been described. However, the present embodiment can also be applied to a Levenson phase shift mask provided with a phase shifter.

次に、本発明の位相シフトマスク検査装置７４について説明する。
図６は、位相シフトマスク検査装置７４のブロック図である。
検査装置７４は、誤差測定手段７０、パターン観察手段７１、欠陥判定手段７２、判定基準データ格納部７３を備えている。欠陥判定手段７２には、誤差測定手段７０、パターン観察手段７１、判定基準データ格納部７３がそれぞれ接続されている。誤差測定手段７０、パターン観察手段７１については後述する。 Next, the phase shift mask inspection apparatus 74 of the present invention will be described.
FIG. 6 is a block diagram of the phase shift mask inspection apparatus 74.
The inspection device 74 includes an error measurement unit 70, a pattern observation unit 71, a defect determination unit 72, and a determination reference data storage unit 73. An error measurement unit 70, a pattern observation unit 71, and a determination reference data storage unit 73 are connected to the defect determination unit 72, respectively. The error measurement unit 70 and the pattern observation unit 71 will be described later.

判定基準データ格納部７３には、図４に関して前述したしたような欠陥サイズの適正化された判定基準が分類、格納されている。欠陥判定手段７２は、パターン観察手段７１により観察されたパターンに含まれる欠陥を抽出し、欠陥サイズと判定基準データ格納部７３に格納されている分類された判定基準に基づいて欠陥サイズの合否の判定をする。   The criterion data storage unit 73 classifies and stores criteria for which defect sizes are optimized as described above with reference to FIG. The defect determining means 72 extracts defects included in the pattern observed by the pattern observing means 71, and determines whether the defect size is acceptable based on the defect size and the classified determination criteria stored in the determination criterion data storage unit 73. Make a decision.

いわゆるダイ・トゥ・データベース方式の場合には、検査すべき位相シフトマスクの設計データが外部のデータベースなどから入力される。そして、欠陥判定手段７２は、パターン観察手段７１により観察されたパターン画像と、設計データから生成したパターンと、を比較することにより、欠陥を抽出する。   In the case of the so-called die-to-database method, design data of a phase shift mask to be inspected is input from an external database or the like. And the defect determination means 72 extracts a defect by comparing the pattern image observed by the pattern observation means 71 with the pattern generated from the design data.

一方、いわゆるダイ・トゥ・ダイ方式の場合には、同一の設計データに基づいて形成された位相シフトマスクの２つの部分、または２つの位相シフトマスクについてパターン観察手段７１により観察されたパターン画像どうしを比較することにより、欠陥を抽出する。
これらいずれの場合にも、誤差測定手段７０により測定された位相誤差と透光率誤差に基づき判定基準データ格納部７３に格納されている判定基準から最も適切な判定基準が選択され、欠陥判定手段７２に送られる。欠陥判定手段７２はこの送られてきた判定基準に基づいて、欠陥の合否の判定をする。そして、合否判定の結果とともに、欠陥の位置、サイズ、欠陥種類（例えば、白欠陥、黒欠陥など）、リペアの要否などの欠陥情報が図示しない記録手段に送られ格納される。合格品と判定された位相シフトマスクは、露光装置に取り付けられ半導体装置の製造（露光工程）に用いられる。一方、不良品と判定された位相シフトマスクのうちリペア可能なものは、図示しないリペア装置でリペアされるが、リペア不能のものは廃棄または材料として再利用される。この際の、リペアの要否、欠陥の位置などの情報は、前述の欠陥情報より得ることができる。 On the other hand, in the case of the so-called die-to-die method, two portions of the phase shift mask formed based on the same design data, or pattern images observed by the pattern observing means 71 for the two phase shift masks. The defect is extracted by comparing.
In any of these cases, the most appropriate determination criterion is selected from the determination criteria stored in the determination criterion data storage unit 73 based on the phase error and the transmissivity error measured by the error measurement device 70, and the defect determination device. 72. The defect determination means 72 determines whether or not the defect is acceptable based on the sent determination criterion. Along with the pass / fail judgment result, defect information such as defect position, size, defect type (eg, white defect, black defect, etc.), necessity of repair, etc. is sent to and stored in a recording means (not shown). The phase shift mask determined to be an acceptable product is attached to an exposure apparatus and used for manufacturing a semiconductor device (exposure process). On the other hand, those that can be repaired among the phase shift masks determined to be defective are repaired by a repair device (not shown), but those that cannot be repaired are discarded or reused as materials. Information such as the necessity of repair and the position of the defect can be obtained from the above-described defect information.

従来の検査装置においては、欠陥サイズの判定基準が設計値などに固定されていた。そのため、前述したような位相の誤差や透過率の誤差の影響が考慮されておらず、検査精度や信頼性に課題を有していた。これに対し、本発明の検査装置７４によれば、位相シフターの位相の誤差や透過率の誤差の影響を考慮した判定基準を用いることができるため、高い検査精度・信頼性の検査をすることができる。   In the conventional inspection apparatus, the defect size criterion is fixed to a design value or the like. Therefore, the influence of the phase error and the transmittance error as described above is not taken into consideration, and there are problems in inspection accuracy and reliability. On the other hand, according to the inspection apparatus 74 of the present invention, since it is possible to use a determination criterion that takes into account the influence of phase shifter phase errors and transmittance errors, high inspection accuracy and reliability can be inspected. Can do.

図７は、位相誤差と透光率誤差を測定する誤差測定手段７０の概念図である。
誤差測定手段７０には、例えば中心波長が２４８ｎｍの光を出力する光源５０が設けられている。光源５０から出力される照明光の光路上には、拡散板５１、干渉フィルタ５３、レンズ５４、偏光子５５、偏光分離プリズム５６、コンデンサレンズ５７が設けられている。 FIG. 7 is a conceptual diagram of the error measuring means 70 for measuring the phase error and the transmissivity error.
The error measuring means 70 is provided with a light source 50 that outputs light having a central wavelength of 248 nm, for example. A diffusion plate 51, an interference filter 53, a lens 54, a polarizer 55, a polarization separation prism 56, and a condenser lens 57 are provided on the optical path of the illumination light output from the light source 50.

拡散板５１は、光源５０から出力された光を拡散させる機能を有している。偏光分離プリズム５６は、光を互いに直交する偏光面を持つ２つの直線偏光に分離させるもので、これら２つの直線偏光を同一光路上でわずかに横ずれした２つの照明として出射する機能を有している。   The diffusion plate 51 has a function of diffusing the light output from the light source 50. The polarization separation prism 56 separates the light into two linearly polarized lights having polarization planes orthogonal to each other, and has a function of emitting these two linearly polarized lights as two illuminations slightly shifted on the same optical path. Yes.

一方、位相シフトマスク４０の透過光の光路上には、対物レンズ６１、偏光分離プリズム６２、検光子６３、レンズ６４が設けられている。レンズ６４の結像位置には、ピンホール６５を介して干渉光強度と透過光量を検出する検出手段６６が設けられており、検出手段６６には誤差演算等手段６８が電気的に接続されている。位相シフトマスク４０は図示しない保持手段により保持され、保持手段は位置決め手段７４により水平平面上を移動、位置決め可能とされている。位置決め手段７４は誤差演算等手段６８と電気的に接続されており、位置決め手段７４により移動位置決めされた際の位相シフトマスク４０の位置情報が誤差演算等手段６８に送られるようになっている。   On the other hand, an objective lens 61, a polarization separation prism 62, an analyzer 63, and a lens 64 are provided on the optical path of the transmitted light of the phase shift mask 40. At the image forming position of the lens 64, a detecting means 66 for detecting the intensity of interference light and the amount of transmitted light is provided through a pinhole 65. An error calculating means 68 is electrically connected to the detecting means 66. Yes. The phase shift mask 40 is held by holding means (not shown), and the holding means can be moved and positioned on a horizontal plane by positioning means 74. The positioning means 74 is electrically connected to the error calculation means 68, and position information of the phase shift mask 40 when moved and positioned by the positioning means 74 is sent to the error calculation means 68.

次に、誤差測定手段７０の作用について説明する。光源５０から出力された照明光は、干渉フィルタ５３に入射し、レンズ５４、偏光子５５を通り偏光分離プリズム５６に入射される。偏光分離プリズム５６に入射された照明光は互いに直交した偏光面を持つ２つの直線偏光に分離される。そして、これら２つの直線偏光は同軸光路上でわずかに横ずれした２つの光としてコンデンサレンズ５７に入射した後、平行光としてコンデンサレンズ５７から位相シフトマスク４０に照射される。   Next, the operation of the error measuring means 70 will be described. The illumination light output from the light source 50 enters the interference filter 53, passes through the lens 54 and the polarizer 55, and enters the polarization separation prism 56. The illumination light incident on the polarization separation prism 56 is separated into two linearly polarized light having polarization planes orthogonal to each other. Then, these two linearly polarized lights enter the condenser lens 57 as two lights slightly shifted on the coaxial optical path, and are then irradiated from the condenser lens 57 to the phase shift mask 40 as parallel lights.

位相シフトマスク４０にはこの２つの直線偏光が照射されるが、一方が下地基板４１を、他方が位相シフト機能を有する位相シフター４２を透過する。そして、位相シフトマスク４０を透過した２つの光は、対物レンズ６１を通って偏光分離プリズム６２に入射し、ここで重ね合わされる。この重ね合わされた２つの光は、検光子６３を通ることにより偏光面が合わせられて干渉を起こし、この干渉光がレンズ６４、ピンホール６５を通って検出器６６に入射する。   The phase shift mask 40 is irradiated with these two linearly polarized lights, one of which is transmitted through the base substrate 41 and the other is transmitted through the phase shifter 42 having a phase shift function. Then, the two lights transmitted through the phase shift mask 40 pass through the objective lens 61 and enter the polarization separation prism 62, where they are superimposed. The two light beams that have been superimposed pass through the analyzer 63 so that their polarization planes are matched to cause interference, and the interference light passes through the lens 64 and the pinhole 65 and enters the detector 66.

この検出器６６に入射した干渉光は、２つの直交する直線偏光のうち一方が位相シフトマスク４０の下地基板４１を透過し、他方が位相シフター４２を透過しているので、位相シフター４２の位相量に応じた干渉光強度を検出手段６６で検出することができる。そして、検出器６６はこの干渉光強度に応じた電気信号を出力する。この電気信号は誤差等演算手段６８に送られ、予めデータとして格納されている設計上の位相差の干渉光強度と比較することにより位相誤差が求められる。   The interference light incident on the detector 66 is transmitted through the base substrate 41 of the phase shift mask 40 and the other is transmitted through the phase shifter 42 of the two orthogonal linearly polarized light. The interference light intensity corresponding to the amount can be detected by the detection means 66. The detector 66 outputs an electrical signal corresponding to the interference light intensity. This electric signal is sent to the error calculation means 68, and the phase error is obtained by comparing it with the interference light intensity of the designed phase difference stored in advance as data.

次に、透過率誤差の測定について説明する。
前述した透過部自体の透過率は、位相シフトマスク４０がある場合の透過光量（Ｍ）と、位相シフトマスク４０がない場合の透過光量（Ｃ）とを検出手段６６で測定し、前者（Ｍ）を後者（Ｃ）で除して透過率 （Ｍ／Ｃ）を求める。この透過率の演算は誤差等演算手段６８にて行われ、さらに予めデータとして格納されている設計上の透過率と比較することにより透過率誤差が求められる。また、相対透過率は、偏光分離プリズム６２により重ね合わされた下地基板４１、位相シフター４２を透過した光を再度分離して、それらの透過光量を測定することにより求める。そして、相対透過率は、位相シフター４２の透過光量を下地基板４１の透過光量で除して求める。この透過率の演算も誤差等演算手段６８にて行われ、さらに予めデータとして格納されている設計上の透過率と比較することにより透過率誤差が求められる。 Next, the measurement of the transmission error will be described.
The transmittance of the transmissive part itself is determined by measuring the transmitted light amount (M) when the phase shift mask 40 is present and the transmitted light amount (C) when the phase shift mask 40 is not present by the detection means 66, and the former (M ) Is divided by the latter (C) to obtain the transmittance (M / C). The calculation of the transmittance is performed by the error calculation means 68, and the transmittance error is obtained by comparing with the designed transmittance stored as data in advance. The relative transmittance is obtained by separating again the light transmitted through the base substrate 41 and the phase shifter 42 superimposed by the polarization separation prism 62 and measuring the amount of transmitted light. The relative transmittance is obtained by dividing the amount of light transmitted through the phase shifter 42 by the amount of light transmitted through the base substrate 41. The calculation of the transmittance is also performed by the error calculation means 68, and the transmittance error is obtained by comparing with the designed transmittance stored in advance as data.

誤差等演算手段６８では、このようにして求められた位相誤差・透過率誤差と位置情報を関連づける処理も行われる。この処理の後、次の測定ポイントに向けて位相シフトマスク４０が位置決め手段７４により移動、位置決めされる。   In the error calculation means 68, a process for associating the phase error / transmittance error thus obtained with the position information is also performed. After this processing, the phase shift mask 40 is moved and positioned by the positioning means 74 toward the next measurement point.

次に、欠陥サイズ、欠陥位置の測定について説明する。
図８は、検査装置７４の欠陥サイズ、欠陥位置を測定するための部分であるパターン観察手段７１の構成図である。
パターン観察手段７１には、位相シフトマスク４０を背面から照射するための光源１７２とこの照射光を集光させるためのレンズ１７３が設けられている。そしてレンズ１７３で集光させた光の光路上には、対物レンズ１７５、画像検出手段１７６設けられており、画像検出手段１７６には欠陥サイズ等演算手段７７が電気的に接続されている。なお、欠陥サイズ等演算手段７７は、欠陥判定手段７２の一部として構成してもよい。 Next, measurement of defect size and defect position will be described.
FIG. 8 is a configuration diagram of the pattern observation means 71 which is a part for measuring the defect size and defect position of the inspection apparatus 74.
The pattern observation means 71 is provided with a light source 172 for irradiating the phase shift mask 40 from the back surface and a lens 173 for condensing the irradiation light. An objective lens 175 and image detection means 176 are provided on the optical path of the light condensed by the lens 173, and a defect size calculation means 77 is electrically connected to the image detection means 176. Note that the defect size calculation means 77 may be configured as a part of the defect determination means 72.

位相シフトマスク４０は、図示しない保持手段により保持され、保持手段は位置決め手段７４により水平平面上を移動、位置決め可能とされている。位置決め手段７４は欠陥サイズ等演算手段７７と電気的に接続されているおり、位置決め手段７４により移動位置決めされた際の位相シフトマスク４０の位置情報が欠陥サイズ等演算手段７７に送られるようになっている。尚、光源１７２、レンズ１７３は画像検出手段１７６による検出をよりし易くするためのものであるため必ずしも必要ではなく、また、その照射方向も背面方向に限定されるわけではなく位相シフトマスク４０の前面とすることもできる。   The phase shift mask 40 is held by holding means (not shown), and the holding means can be moved and positioned on a horizontal plane by positioning means 74. The positioning means 74 is electrically connected to the defect size etc. calculating means 77, and the position information of the phase shift mask 40 when moved and positioned by the positioning means 74 is sent to the defect size etc. calculating means 77. ing. Note that the light source 172 and the lens 173 are not necessarily required because they are for easier detection by the image detection means 176, and the irradiation direction is not limited to the back direction, and the phase shift mask 40 is not necessarily limited. It can also be the front.

パターン観察手段７１の作用について説明する。光源１７２から照射された光はレンズ１７３により集光されて、位相シフトマスク４０の被測定部付近を照射する。位相シフトマスク４０の被測定部の画像は、対物レンズ１７５により拡大され画像検出手段１７６によりその画像が撮像される。撮像された画像のデータは電気信号として欠陥サイズ等演算手段７７に送られる。この際、位相シフトマスク４０の被測定部の位置情報は、位置決め手段７４より欠陥サイズ等演算手段７７に送られる。欠陥サイズ等演算手段７７では、送られてきた被測定部の画像情報と位置情報から、欠陥の有無、形状、サイズ、位置などを演算処理する。この処理の後、次の測定ポイントに向けて位相シフトマスク４０が位置決め手段７４により移動、位置決めされる。
なお、前述した誤差測定手段７０、パターン観察手段７１は例示にすぎず、同様の機能を有する手段を用いることもできる。 The operation of the pattern observation unit 71 will be described. The light emitted from the light source 172 is collected by the lens 173 to irradiate the vicinity of the part to be measured of the phase shift mask 40. The image of the part to be measured of the phase shift mask 40 is enlarged by the objective lens 175, and the image is picked up by the image detection means 176. The captured image data is sent to the defect size calculation means 77 as an electrical signal. At this time, the position information of the portion to be measured of the phase shift mask 40 is sent from the positioning means 74 to the defect size calculation means 77. The defect size calculation means 77 calculates the presence / absence, shape, size, position, etc. of the defect from the image information and position information of the measurement object sent. After this processing, the phase shift mask 40 is moved and positioned by the positioning means 74 toward the next measurement point.
Note that the error measuring means 70 and the pattern observing means 71 described above are merely examples, and means having similar functions can also be used.

次に、本実施形態にかかる半導体装置の製造方法について説明する。
本実施形態の特徴はフォトリソグラフィ工程にあるので、その工程のみを説明し他の工程の説明は省略する。 Next, a method for manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment will be described.
Since the feature of the present embodiment is in the photolithography process, only that process will be described and description of other processes will be omitted.

半導体装置製造の露光工程では、露光装置である縮小投影露光装置（ステッパー）にフォトマスクが取り付けられるが、本実施形態においては、本発明により検査された位相シフトマスクが縮小投影露光装置（ステッパー）のフォトマスクとして取り付けられる。そして、露光光線でこの位相シフトマスクを縮小投影して半導体装置のウェーハ上にパターンを転写させる。   In an exposure process of manufacturing a semiconductor device, a photomask is attached to a reduction projection exposure apparatus (stepper) which is an exposure apparatus. In this embodiment, the phase shift mask inspected according to the present invention is a reduction projection exposure apparatus (stepper). It is attached as a photomask. Then, the phase shift mask is reduced and projected with exposure light to transfer the pattern onto the wafer of the semiconductor device.

図９は、本発明の実施の形態にかかる半導体装置の製造方法のうちの露光工程を説明するためのフローチャートである。なお、図１と共通の工程については、同一の符号を付し説明は省略する。ステップＳ１００〜Ｓ１３０で合格（良品）と判断された位相シフトマスクが縮小投影露光装置（ステッパー）に取り付けられる（ステップＳ１４０）。その後、露光光線でこの位相シフトマスクを縮小投影して半導体装置のウェーハ上にパターンを転写させる（ステップＳ１５０）。   FIG. 9 is a flowchart for explaining an exposure step in the method for manufacturing a semiconductor device according to the embodiment of the present invention. In addition, about the process common to FIG. 1, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted. The phase shift mask determined to be acceptable (good product) in steps S100 to S130 is attached to the reduction projection exposure apparatus (stepper) (step S140). Thereafter, the phase shift mask is reduced and projected with exposure light to transfer the pattern onto the wafer of the semiconductor device (step S150).

従来の露光工程に用いられるフォトマスクは、欠陥サイズの合否判定の基準が設計値などに固定されたものであった。そのため、前述したような位相誤差や透過率誤差の影響が考慮されておらず、フォトマスクの信頼性が低いものとなっていた。その結果、これを用いて製造された半導体装置の信頼性にも課題を有することとなっていた。   The photomask used in the conventional exposure process has a defect size pass / fail judgment standard fixed to a design value or the like. For this reason, the influence of the phase error and transmittance error as described above is not taken into consideration, and the reliability of the photomask is low. As a result, there has been a problem in the reliability of a semiconductor device manufactured using the same.

これに対して、本実施形態により検査された位相シフトマスクを半導体装置製造の露光工程に用いるものとすれば、信頼性の高いフォトマスクを露光工程で使用できることになり、歩留まりが改善され、製造された半導体装置の信頼性も高めることができる。   On the other hand, if the phase shift mask inspected according to the present embodiment is used in an exposure process of semiconductor device manufacturing, a highly reliable photomask can be used in the exposure process, yield is improved, and manufacturing is performed. The reliability of the manufactured semiconductor device can also be improved.

以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。   The embodiments of the present invention have been described above with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to these specific examples.

例えば、図３に例示したハーフトーン位相シフターの形状はストライプ状であったが、本発明はこれには限定されない。図１０（ａ）に表したようにＬ型のハーフトーン位相シフター２５や、図１０（ｂ）に表したようにドット型のハーフトーン位相シフター３０であってもよく、このような場合でも位相シフターの透過率及び位相の出来映え（光学的特性の個体差）に応じて、パターンの欠陥判断基準を適正化させることができる。   For example, the shape of the halftone phase shifter illustrated in FIG. 3 is a stripe shape, but the present invention is not limited to this. An L-type halftone phase shifter 25 as shown in FIG. 10A or a dot-type halftone phase shifter 30 as shown in FIG. 10B may be used. Pattern defect judgment criteria can be optimized according to the shifter transmittance and phase performance (individual differences in optical characteristics).

また、図４の位相シフターに生じた欠陥は、パターンが欠損したものであったが、本発明はこれには限定されず、図１１に表すように、黒欠陥２１、スクラッチ３２、白欠陥（ピンホール）３４、サイズ欠陥３６、半透明欠陥３８、異物２２、ロストパターン２３、パターン間がつながったブリッジ４４、位置ずれ４６などについても、同様に、透過率及び位相差の出来映え（光学的特性の個体差）に応じて、パターンの欠陥判断基準を適正化させることができる。   Further, although the defect generated in the phase shifter of FIG. 4 is a pattern having a defect, the present invention is not limited to this, and as shown in FIG. 11, a black defect 21, a scratch 32, a white defect ( Similarly, with regard to the pinhole) 34, the size defect 36, the translucent defect 38, the foreign material 22, the lost pattern 23, the bridge 44 connecting the patterns, the position shift 46, and the like, the workmanship of the transmittance and the phase difference (optical characteristics) In accordance with the individual difference), it is possible to optimize the pattern defect judgment criteria.

光学的特性の個体差も透過率と位相差に関するもののみならず、例えば、屈折率やコントラストに関するものであってもよい。この場合、図７に例示した誤差測定手段７０に屈折率を測定する公知の屈折率計を別途設けて屈折率を測定し、それを設計上の屈折率と比較して屈折率誤差を求めるようにすることもできるし、コントラストなどについても公知の測定器を別途設けることでそれらの光学的特性の個体差（例えば、コントラストの場合はコントラスト誤差）を同様にして求めることができる。   Individual differences in optical characteristics are not limited to those relating to transmittance and phase difference, but may be related to, for example, refractive index and contrast. In this case, a known refractometer for measuring the refractive index is separately provided in the error measuring means 70 illustrated in FIG. 7 to measure the refractive index, and the refractive index error is obtained by comparing it with the designed refractive index. Also, with respect to contrast and the like, by providing a known measuring device separately, individual differences in their optical characteristics (for example, contrast error in the case of contrast) can be obtained in the same manner.

また、本発明の位相シフトマスクの検査方法、位相シフトマスクの検査装置及び半導体装置の製造方法において、位相シフトマスクの位相シフト機能を有する部分の形態（膜や彫り込みなどの寸法や形状など）、欠陥形状などを構成する各要素については、当業者が適宜変更を加えたものであっても、本発明の要旨を包含する限りにおいて本発明の範囲に包含される。   Further, in the phase shift mask inspection method, the phase shift mask inspection apparatus, and the semiconductor device manufacturing method of the present invention, the form of the phase shift mask having a phase shift function (such as a dimension or shape of a film or engraving), About each element which comprises defect shape etc., even if what was changed suitably by those skilled in the art, as long as the summary of this invention is included, it is included in the scope of the present invention.

本発明の実施の形態である位相シフトマスクの検査方法を表すフローチャートである。It is a flowchart showing the inspection method of the phase shift mask which is embodiment of this invention. 比較例である位相シフトマスクの従来の検査方法を表すフローチャートである。It is a flowchart showing the conventional inspection method of the phase shift mask which is a comparative example. 透過率誤差及び位相誤差が、ウェーハへの転写性に与える影響を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the influence which the transmittance | permeability error and a phase error have on the transferability to a wafer. データベース化された判定基準を概念的に表す模式図である。It is a schematic diagram conceptually showing determination criteria stored in a database. 彫り込み型のレベンソン位相シフトマスクの斜視断面図である。It is a perspective sectional view of an engraved Levenson phase shift mask. 位相シフトマスク検査装置の構成図である。It is a block diagram of a phase shift mask inspection apparatus. 位相誤差と透光率誤差を測定する誤差測定手段の構成図である。It is a block diagram of the error measurement means which measures a phase error and a transmissivity error. 欠陥サイズ、欠陥位置を測定するパターン観察手段の構成図であるIt is a block diagram of the pattern observation means which measures a defect size and a defect position. 本発明の実施の形態である半導体装置の製造方法のうちの露光工程を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the exposure process among the manufacturing methods of the semiconductor device which is embodiment of this invention. 他の形状のハーフトーン位相シフターを説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the halftone phase shifter of another shape. 欠陥を例示するための模式図である。It is a schematic diagram for illustrating a defect.

符号の説明Explanation of symbols

１１ 下地基板、 ２１ 黒欠陥、 ２２ 異物、 ２３ ロストパターン、 ２５ ハーフトーン位相シフター、 ３０ ハーフトーン位相シフター、 ３２ スクラッチ、 ３５ 遮光膜、 ３６ サイズ欠陥、 ３８ 半透明欠陥、 ４０ 位相シフトマスク、 ４１ 下地基板、 ４２ 位相シフター、 ４４ ブリッジ、 ５０ 光源、 ５１ 拡散板、 ５３ 干渉フィルタ、 ５４ レンズ、 ５５ 偏光子、 ５６ 偏光分離プリズム、 ５７ コンデンサレンズ、 ６１ 対物レンズ、 ６２ 偏光分離プリズム、 ６３ 検光子、 ６４ レンズ、 ６５ ピンホール、 ６６ 検出手段、 ６８ 誤差演算等手段、 ７０ 誤差測定手段、 ７１ パターン観察手段、 ７２ 欠陥判定手段、 １７２ 光源、 １７３ レンズ、 ７４ 位相シフトマスク検査装置、 １７５ 対物レンズ、 １７６ 画像検出手段、 ７７ 欠陥サイズ等演算手段  11 Substrate, 21 Black defect, 22 Foreign object, 23 Lost pattern, 25 Halftone phase shifter, 30 Halftone phase shifter, 32 Scratch, 35 Light shielding film, 36 Size defect, 38 Translucent defect, 40 Phase shift mask, 41 Base Substrate, 42 Phase shifter, 44 Bridge, 50 Light source, 51 Diffuser, 53 Interference filter, 54 Lens, 55 Polarizer, 56 Polarization separation prism, 57 Condenser lens, 61 Objective lens, 62 Polarization separation prism, 63 Analyzer, 64 Lens, 65 pinhole, 66 detection means, 68 error calculation means, 70 error measurement means, 71 pattern observation means, 72 defect determination means, 172 light source, 173 lens, 74 phase shift mask inspection device, 175 objective lens, 176 image Detection means, 7 defect size such computing means

Claims (7)

位相シフターの透過率及び位相の少なくともいずれかが、位相シフトマスクに存在する欠陥のウェーハへの転写性に与える影響を予め求め、
検査する位相シフトマスクの位相シフターの透過率及び位相の前記少なくともいずれかを測定し、
前記位相シフターの透過率及び位相の前記少なくともいずれかの測定値と、前記予め求めた影響と、に基づいて、位相シフトマスクに存在する欠陥の判定基準を設定し、
前記設定された判定基準に基づいて前記位相シフトマスクの欠陥を検査すること、
を特徴とする位相シフトマスクの検査方法。 In advance, the influence of the transmittance of the phase shifter and / or the phase on the transferability of defects present in the phase shift mask to the wafer is determined in advance.
Measuring at least one of the transmittance and phase of the phase shifter of the phase shift mask to be inspected;
Based on the measured value of at least one of the transmittance and phase of the phase shifter and the influence obtained in advance, a determination criterion for defects existing in the phase shift mask is set,
Inspecting the phase shift mask for defects based on the set criteria;
A method of inspecting a phase shift mask characterized by the above. 前記影響は、前記位相シフトマスクに存在する前記欠陥のサイズと、前記欠陥に対応して前記ウェーハ上に転写されるパターン上での欠陥のサイズと、の関係であることを特徴とする請求項１記載の位相シフトマスクの検査方法。   The influence is a relationship between a size of the defect existing in the phase shift mask and a size of a defect on a pattern transferred onto the wafer corresponding to the defect. 2. The inspection method for a phase shift mask according to 1. 前記位相シフターの透過率及び位相の前記少なくともいずれかと、前記位相シフトマスクに存在する欠陥の判定基準と、の相関を予め求めることを特徴とする請求項１記載の位相シフトマスクの検査方法。   The phase shift mask inspection method according to claim 1, wherein a correlation between at least one of the transmittance and phase of the phase shifter and a criterion for determining a defect existing in the phase shift mask is obtained in advance. 位相シフターの透過率及び位相の少なくともいずれかを測定する誤差測定手段と、
位相シフターの透過率及び位相の前記少なくともいずれかと、位相シフトマスクに存在する欠陥の判定基準と、の関係に関するデータを格納する判定基準データ格納部と、
位相シフトマスクに形成された前記位相シフターのパターンを観察するパターン観察手段と、
前記位相シフターの透過率及び位相の前記少なくともいずれかの測定値に基づいて、前記判定基準データ格納部に格納されている前記データから位相シフトマスクに存在する欠陥の判定基準を設定し、前記パターン観察手段により観察されたパターンに存在する欠陥の合否を判定する欠陥判定手段と、
を備えたことを特徴とする位相シフトマスクの検査装置。 Error measuring means for measuring at least one of the transmittance and phase of the phase shifter;
A determination reference data storage unit for storing data relating to the relationship between at least one of the transmittance and phase of the phase shifter, and a determination criterion for defects existing in the phase shift mask;
Pattern observation means for observing the phase shifter pattern formed on the phase shift mask;
Based on the measured value of at least one of the transmittance and phase of the phase shifter, a determination criterion for defects existing in a phase shift mask is set from the data stored in the determination criterion data storage unit, and the pattern Defect determination means for determining pass / fail of defects present in the pattern observed by the observation means;
An inspection apparatus for a phase shift mask. 前記判定手段は、前記位相シフトマスクに関する設計データに基づいて形成したパターンと、前記パターン観察手段により観察させた前記パターンと、を比較することにより、前記欠陥を抽出することを特徴とする請求項４記載の位相シフトマスクの検査装置。   The determination unit extracts the defect by comparing a pattern formed based on design data related to the phase shift mask with the pattern observed by the pattern observation unit. 5. The phase shift mask inspection apparatus according to 4. 前記判定手段は、位相シフトマスクのうちの同一の設計データに基づいて作成された異なる部分のパターンを前記パターン観察手段によりそれぞれ観察させて比較することにより、前記欠陥を抽出することを特徴とする請求項４記載の位相シフトマスクの検査装置。   The determination unit extracts the defect by causing the pattern observation unit to observe and compare patterns of different portions created based on the same design data in the phase shift mask. The phase shift mask inspection apparatus according to claim 4. 請求項１乃至３のいずれか１つに記載の位相シフトマスクの検査方法に基づいて位相シフトマスクの検査を行い、
前記位相シフトマスクの欠陥の検査の結果、合格した前記位相シフトマスクを用いて露光処理を行う工程を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。 Inspecting the phase shift mask based on the phase shift mask inspection method according to any one of claims 1 to 3,
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: performing an exposure process using the phase shift mask that has passed as a result of inspection of a defect of the phase shift mask.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009092789A (en) * 2007-10-05 2009-04-30 Elpida Memory Inc Method of manufacturing phase shift photomask, phase shift photomask, method of manufacturing semiconductor device, and semiconductor device

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JP2009092789A (en) * 2007-10-05 2009-04-30 Elpida Memory Inc Method of manufacturing phase shift photomask, phase shift photomask, method of manufacturing semiconductor device, and semiconductor device

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